Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 10687-13:2025 IEC 61400-13:2015 with amendment 1:2021 Hệ thống phát điện gió - Phần 13: Đo tải trọng cơ học

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA

TCVN 10687-13:2025

IEC 61400-13:2015

WITH AMENDMENT 1:2021

HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ - PHẦN 13: ĐO TẢI TRỌNG CƠ HỌC

Wind turbines -

Part 13: Measurement of mechanical loads

Lời nói đầu

TCVN 10687-13:2025 hoàn toàn tương đương với IEC 61400-13:2015 và sửa đổi 1:2021;

TCVN 10687-13:2025 do do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/E13 Năng lượng tái tạo biên soạn, Viện Tiêu chuẩn Chất lượng Việt Nam đề nghị, Ủy ban Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng Quốc gia thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.

Bộ TCVN 10687 (IEC 61400), Hệ thống phát điện gió gồm các phần sau:

- TCVN 10687-1:2025 (IEC 61400-1:2019), Phần 1: Yêu cầu thiết kế

- TCVN 10687-3-1:2025 (IEC 61400-3-1:2019), Phần 3-1: Yêu cầu thiết kế đối với tuabin gió cố định ngoài khơi

- TCVN 10687-3-2:2025 (IEC 61400-3-2:2025), Phần 3-2: Yêu cầu thiết kế đối với tuabin gió nổi ngoài khơi

- TCVN 10687-4:2025 (IEC 61400-4:2025), Phần 4: Yêu cầu thiết kế hộp số tuabin gió

- TCVN 10687-5:2025 (IEC 61400-5:2020), Phần 5: Cánh tuabin gió

- TCVN 10687-6:2025 (IEC 61400-6:2020), Phần 6: Yêu cầu thiết kế tháp và móng

- TCVN 10687-11:2025 (IEC 61400-11:2012+AMD1:2018), Phần 11: Yêu cầu thiết kế tháp và móng

- TCVN 10687-12:2025 (IEC 61400-12:2022), Phần 12: Đo đặc tính công suất của tuabin gió phát điện - Tổng quan

- TCVN 10687-12-1:2023 (IEC 61400-12-1:2022), Phần 12-1: Đo hiệu suất năng lượng của tuabin gió phát điện

- TCVN 10687-12-2:2023 (IEC 61400-12-2:2022), Phần 12-2: Hiệu suất năng lượng của tuabin gió phát điện dựa trên phép đo gió trên vỏ tuabin

- TCVN 10687-12-3:2025 (IEC 61400-12-3:2022), Phần 12-3: Đặc tính công suất - Hiệu chuẩn theo vị trí dựa trên phép đo

- TCVN 10687-12-4:2023 (IEC TR 61400-12-4:2020), Phần 12-4: Hiệu chuẩn vị trí bằng số đối với thử nghiệm hiệu suất năng lượng của tuabin gió

- TCVN 10687-12-5:2025 (IEC 61400-12-5:2022), Phần 12-5: Đặc tính công suất - Đánh giá chướng ngại vật và địa hình

- TCVN 10687-12-6:2025 (IEC 61400-12-6:2022), Phần 12-6: Hàm truyền vỏ tuabin dựa trên phép đo của tuabin gió phát điện

- TCVN 10687-13:2025 (IEC 61400-13:2015+AMD1:2021), Phần 13: Đo tải cơ học

- TCVN 10687-14:2025 (IEC/TS 61400-14:2005), Phần 14: Công bố mức công suất âm biểu kiến và giá trị tính âm sắc

- TCVN 10687-21:2018 (IEC 61400-21:2008), Phần 21: Đo và đánh giá đặc tính chất lượng điện năng của tuabin gió nối lưới

- TCVN 10687-22:2018, Phần 22: Hướng dẫn thử nghiệm và chứng nhận sự phù hợp

- TCVN 10687-23:2025 (IEC 61400-23:2014), Phần 23: Thử nghiệm kết cấu đầy đủ của cánh rôto

- TCVN 10687-24:2025 (IEC 61400-24:2024), Phần 24: Bảo vệ chống sét

- TCVN 10687-25-1:2025 (IEC 61400-25-1:2017), Phần 25-1: Truyền thông để giám sát và điều khiển các nhà máy điện gió - Mô tả tổng thể các nguyên lý và mô hình

- TCVN 10687-25-2:2025 (IEC 61400-25-2:2015), Phần 25-2: Truyền thông để giám sát và điều khiển nhà máy điện gió - Mô hình thông tin

- TCVN 10687-25-3:2025 (IEC 61400-25-3:2015), Phần 25-3: Truyền thông để giám sát và điều khiển nhà máy điện gió - Mô hình dữ liệu

- TCVN 10687-25-4:2025 (IEC 61400-25-4:2016), Phần 25-4: Truyền thông để giám sát và điều khiển nhà máy điện gió - Ánh xạ hồ sơ truyền thông

- TCVN 10687-25-5:2025 (IEC 61400-25-5:2017), Phần 25-5: Truyền thông để giám sát và điều khiển nhà máy điện gió - Thử nghiệm sự phù hợp

- TCVN 10687-25-6:2025 (IEC 61400-25-6:2016), Phần 25-6: Truyền thông để giám sát và điều khiển nhà máy điện gió - Các lớp nút logic và các lớp dữ liệu để giám sát tình trạng

- TCVN 10687-25-71:2025 (IECTS 61400-25-71:2019), Phần 25-71: Truyền thông để giám sát và điều khiển nhà máy điện gió - Ngôn ngữ mô tả cấu hình

- TCVN 10687-26-1:2025 (IEC 61400-26-1:2019), Phần 26-1: Tính khả dụng của hệ thống phát điện gió

- TCVN 10687-27-1:2025 (IEC 61400-27-1:2020), Phần 27-1: Mô hình mô phỏng điện - Mô hình chung

- TCVN 10687-27-2:2025 (IEC 61400-27-2:2020), Phần 27-2: Mô hình mô phỏng điện - Xác nhận mô hình

- TCVN 10687-50:2025 (IEC 61400-50:2022), Phần 50: Đo gió - Tổng quan

- TCVN 10687-50-1:2025 (IEC 61400-50-1:2022), Phần 50-1: Đo gió - ứng dụng các thiết bị đo lắp trên cột khí tượng, vỏ tuabin và mũ hub

- TCVN 10687-50-2:2025 (IEC 61400-50-2:2022), Phần 50-2: Đo gió - ứng dụng công nghệ cảm biến từ xa lắp trên mặt đất

- TCVN 10687-50-3:2025 (IEC 61400-50-3:2022), Phần 50-3: Sử dụng lidar lắp trên vỏ tuabin để đo gió

 

HỆ THỐNG PHÁT ĐIỆN GIÓ - PHẦN 13: ĐO TẢI TRỌNG CƠ HỌC

Wind turbines -
Part 13: Measurement of mechanical loads

1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này mô tả việc đo tải trọng cấu trúc cơ bản trên tuabin gió cho mục đích xác nhận mô hình mô phỏng tải trọng. Tiêu chuẩn quy định các yêu cầu và khuyến nghị để lựa chọn địa điểm, lựa chọn tín hiệu, thu thập dữ liệu, hiệu chuẩn, kiểm tra xác nhận dữ liệu, trường hợp tải đo, ma trận thu thập, xử lý sau đo, độ không đảm bảo và báo cáo. Các phụ lục tham khảo cũng được cung cấp để hiểu thêm về các phương pháp thử nghiệm.

Các phương pháp được mô tả trong tiêu chuẩn này cũng có thể được sử dụng để đo tải trọng cơ học cho các mục đích khác như đạt được đại diện thống kê đo được về tải trọng, đo trực tiếp tải trọng thiết kế, thử nghiệm an toàn và chức năng hoặc đo tải trọng các bộ phận. Nếu các phương pháp này được sử dụng cho một mục tiêu khác hoặc cho một thiết kế tuabin gió không theo quy ước, các tín hiệu cần thiết, trường hợp tải đo, ma trận thu thập và phương pháp xử lý sau đó phải được đánh giá và nếu cần điều chỉnh để phù hợp với mục tiêu.

Các phương pháp này dành cho các tuabin gió phát điện trên bờ (HAWT) tạo ra điện trên bờ với diện tích quét rôto lớn hơn 200 m ² . Tuy nhiên, các phương pháp được mô tả có thể áp dụng cho các tuabin gió khác (ví dụ: tuabin gió nhỏ, tuabin gió có ống gió, tuabin gió trục đứng).

2 Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn sau đây rất cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản được nêu. Đối với các tài liệu viện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi, bổ sung (nếu có).

TCVN 9595-3 (ISO/IEC Guide 98-3), Độ không đảm bảo đo - Phần 3: Hướng dẫn trình bày độ không đảm bảo đo (GUM:1995)

TCVN 10687-1:2015 (IEC 61400-1:2005) ^[1] ), Tuabin gió - Phần 1: Yêu cầu thiết kế

TCVN 10687-12-1 (IEC 61400-12-1), Hệ thống phát điện gió - Phần 12-1: Đo hiệu suất năng lượng của tuabin gió phát điện

IEC 60050 (tất cả các phần), International Electrotechnical Vocabulary (Từ vựng kỹ thuật điện quốc tế)

3 Thuật ngữ và định nghĩa

Tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa được nêu tại IEC 60050-415, phần liên quan đến hệ thống tuabin gió hoặc năng lượng gió nói chung và các thuật ngữ và định nghĩa dưới đây:

3.1

Cánh (blade)

Bộ phận quay và hoạt động khí động học của rôto

3.2

Gốc cánh (blade root)

Phần của cánh được nối với hub của rôto.

3.3

Tình trạng phanh (brake status)

Trạng thái cho biết phanh có được kích hoạt hay không.

3.4

Hiệu chuẩn (calibration)

Xác định hàm truyền và các hệ số của nó từ tín hiệu đầu ra cảm biến đến giá trị vật lý.

3.5

Ma trận thu thập (capture matrix)

Việc tổ chức chuỗi thời gian đo được theo tốc độ gió trung bình và cường độ nhiễu động của chúng.

3.6

Đường dây cung (chord line)

Đường thẳng tưởng tượng nối mép trước và mép sau của mặt cắt cánh khí động.

3.7

Tốc độ gió đóng mạch (cut-in wind speed)

Tốc độ gió thấp nhất ở độ cao hub mà tại đó tuabin gió bắt đầu phát điện trong trường hợp gió ổn định không có nhiễu động.

3.8

Tốc độ gió ngắt mạch (cut-out wind speed)

Tốc độ gió cao nhất ở độ cao hub mà tại đó tuabin gió được thiết kế để phát điện trong trường hợp gió ổn định mà không bị nhiễu động.

3.9

Tải trọng thiết kế (design loads)

Tải trọng mà tuabin được thiết kế để chịu được.

Chú thích 1: Các tải trọng này được xác định bằng cách áp dụng các hệ số tải trọng từng phần thích hợp vào các giá trị đặc trưng.

3.10

Hướng cạnh cánh (edgewise)

Hướng song song với dây cung cánh cục bộ.

Chú thích 1: Ngược lại, tiến-lùi là hướng song song với mặt phẳng của bề mặt quét và vuông góc với trục dọc của cánh rôto không bị biến dạng.

3.11

Hướng bản cánh (flatwise)

Hướng vuông góc với dây cung cánh và trục dọc cánh.

Chú thích 1: Ngược lại, hướng vẫy cánh là hướng vuông góc với bề mặt được quét bởi trục cánh không biến dạng.

3.12

Hub (Hub)

Cấu kiện để gắn các cánh hoặc cụm cánh vào trục chính.

3.13

Vỏ tuabin (nacelle)

Vỏ chứa hệ thống truyền động và các thiết bị khác trên đỉnh tháp tuabin gió trục ngang (HAWT).

3.14

Tần số riêng (natural frequency/eigenfrequency)

Tần số tại đó kết cấu sẽ dao động khi bị nhiễu loạn và được phép dao động tự do.

3.15

Phía ngoài (outboard)

Hướng về phía đầu cánh.

3.16

Tuabin gió dừng (parked wind turbine)

Tuabin gió đang ở trạng thái đứng yên hoặc trạng thái không tải, tùy thuộc vào thiết kế của tuabin gió.

3.17

Công suất danh định (rated power)

Giá trị công suất được ấn định, thường bởi nhà sản xuất, cho một điều kiện hoạt động cụ thể của một thành phần, thiết bị hoặc máy móc.

Chú thích 1: Đối với một tuabin gió, đó là công suất điện liên tục tối đa mà một tuabin gió được thiết kế để đạt được dưới các điều kiện vận hành và môi trường bình thường.

Chú thích 2: Công suất danh định còn được gọi là công suất danh định.

3.18

Tốc độ gió danh định (rated wind speed)

Tốc độ gió tối thiểu tại độ cao hub mà công suất danh định của tuabin gió đạt được trong trường hợp gió ổn định không có nhiễu động.

3.19

Tốc độ gió tham chiếu (reference wind speed)

Thông số cơ bản cho tốc độ gió được sử dụng để xác định các cấp tuabin gió.

Chú thích 1: Các thông số khí hậu liên quan đến thiết kế khác được lấy từ tốc độ gió tham chiếu và các thông số cơ bản của loại tuabin gió khác.

Chú thích 2: Một tuabin được thiết kế cho một loại tuabin gió với tốc độ gió tham chiếu V _ref được thiết kế để chịu được các điều kiện khí hậu mà tốc độ gió trung bình 10 min cực trị với chu kỳ lặp lại 50 năm tại độ cao hub tuabin thấp hơn hoặc bằng V _ref .

3.20

Tâm rôto (rotor centre)

Điểm trên trục chính trong mặt phẳng vuông góc với trục chính có chứa gốc tọa độ cánh của cánh tham chiếu.

3.21

Mặt phẳng rôto (rotor plane)

Mặt phẳng vuông góc với trục chính và bao gồm tâm rôto.

3.22

Trạng thái vận hành ổn định (steady-state operation)

Trạng thái vận hành của tuabin được duy trì ở trạng thái ổn định như trong quá trình sản xuất điện, sản xuất điện + điều kiện sự cố và khi dừng và các điều kiện bên ngoài về cơ bản vẫn ổn định.

3.23

Sự kiện quá độ (transient event)

Sự kiện trong đó trạng thái vận hành của tuabin gió thay đổi, ví dụ như trong khi dừng.

3.24

Cường độ nhiễu động (turbulence intensity)

Tỷ lệ độ lệch chuẩn của tốc độ gió trong một khoảng thời gian mười phút nhất định với tốc độ gió trung bình trong cùng một khoảng thời gian mười phút

Chú thích 1: Đối với mục đích của ma trận thu thập, TI cần phải tương đương với TI sẽ được báo cáo bằng thiết bị đo gió dạng cốc trong trường hợp sử dụng kỹ thuật cảm biến khác.

3.25

Trượt gió (wind shear)

Sự biến đổi của tốc độ gió ngang ở độ cao trên mặt đất.

Chú thích 1: Biên dạng thường được sử dụng là biên dạng theo quy luật số mũ.

trong đó

V(z) là tốc độ gió tại độ cao z;

z là độ cao trên mặt đất;

z _r là độ cao tham chiếu trên mặt đất, thường là độ cao hub;

α là hệ số trượt gió (hoặc số mũ)

3.26

Đổi hướng gió (wind veer)

Thay đổi hướng gió theo độ cao;

trong đó

φ là hướng gió;

z là độ cao trên mặt đất;

z _r là độ cao tham chiếu trên mặt đất, thường là độ cao hub;

3.27

Độ lệch hướng xoay (yaw misalignment)

Góc ngang giữa hướng gió và trục chính.

3.28

Vị trí hướng xoay tuabin (yaw position)

Góc giữa hình chiếu đứng của đường tâm của trục chính trên đế tháp và hướng tham chiếu (ví dụ: hướng cực bắc thật, cực bắc từ, v.v.)

Chú thích 1: Chiều dương của vị trí hướng xoay tuabin theo chiều kim đồng hồ (nhìn từ trên xuống).

4 Ký hiệu, đơn vị và chữ viết tắt

σ Độ lệch chuẩn

σ _xi Độ lệch chuẩn của giá trị trung bình trong tốc độ gió bin i

Ø _F Góc xoay tuabin [°]

5 Quy định chung

5.1 Kết cấu của tiêu chuẩn

Tiêu chuẩn này được kết cấu để tuân theo quy trình chung cần có trong khi tiến hành thử nghiệm tải trọng cơ học:

• Điều 6 bao gồm các yêu cầu đối với vị trí thử nghiệm, trường hợp tải trọng đo và các đại lượng cần đo,

• Điều 7 bao gồm các yêu cầu về thiết bị được sử dụng,

• Điều 8 bao gồm các yêu cầu đối với hiệu chuẩn,

• Điều 9 bao gồm các khuyến nghị cho việc kiểm tra xác nhận dữ liệu (bao gồm cả việc kiểm tra xác nhận các hiệu chuẩn và các kiểm tra xác nhận cần được thực hiện trong suốt quá trình thu thập dữ liệu),

• Điều 10 bao gồm các yêu cầu cho việc xử lý sau,

• Điều 11 bao gồm các yêu cầu về ước lượng độ không đảm bảo, và

• Điều 12 bao gồm các yêu cầu đối với việc báo cáo kết quả.

Ngoài các phần quy định ở trên, tiêu chuẩn này còn có các phụ lục tham khảo bổ sung thông tin cho các phần quy định:

• Ví dụ về hệ tọa độ

• Phương pháp ước tính độ không đảm bảo

• Ví dụ về báo cáo kết quả

• Khuyến nghị thử nghiệm ngoài khơi

• Xác nhận mô hình tải trọng

• Phương pháp xác định xu hướng tốc độ gió

• Xem xét thiết kế thu thập dữ liệu

• Hiệu chuẩn các kênh tải trọng

• Trôi nhiệt độ

• Đo tải trọng trên tuabin gió trục đứng

5.2 An toàn trong quá trình thử nghiệm

Một số trường hợp tải đo (MLCs) bao gồm việc vận hành có chủ ý tuabin trong các điều kiện sự cố khắc nghiệt và/hoặc khẩn cấp (ví dụ: mất điện lưới). Vì mục đích của các thử nghiệm và đo trong hầu hết các trường hợp là để kiểm tra xác nhận tải trọng trên tuabin nguyên mẫu, nên không được giả định rằng tuabin sẽ hoạt động và đáp ứng như dự định. Do đó, các thử nghiệm như vậy phải luôn được coi là nguy hiểm và phải được quan tâm đúng mức vì sự an toàn của nhân viên. Trên cơ sở này, các thử nghiệm như vậy phải được bắt đầu và quan sát từ một vị trí an toàn, thường là ở một khoảng cách nhất định ngược gió của mặt phẳng rôto và chúng không nên được thực hiện với nhân viên bên trong hoặc trên vỏ hoặc trên tháp hoặc trong mặt phẳng rôto. Tất cả các thử nghiệm và quy trình thử nghiệm phải được thỏa thuận với nhà sản xuất tuabin trước khi thực hiện để đảm bảo rằng tính toàn vẹn của tuabin, và do đó an toàn của nhân viên, không bị tổn hại. Các yêu cầu từ các tiêu chuẩn an toàn hiện hành phải được tuân theo.

6 Yêu cầu thử nghiệm

6.1 Quy định chung

Trong điều 6, các yêu cầu cho thử nghiệm được mô tả, bao gồm các yêu cầu đối với:

• vị trí thử nghiệm,

• MLC và lượng dữ liệu cần thiết cho mỗi MLC,

• các đại lượng cần đo, và

• thay đổi cấu hình tuabin.

6.2 Yêu cầu về vị trí thử nghiệm

Điều kiện địa hình và gió phải có khả năng đáp ứng các yêu cầu của ma trận thu thập. Điều này đặc biệt đúng đối với các cấu hình tuabin sử dụng ma trận thu thập trong Bảng 4. Đánh giá chướng ngại vật và đánh giá địa hình phải được thực hiện theo TCVN 10687-12-1 (IEC 61400-12-1). Khu vực đo có thể được mở rộng ra ngoài khu vực được tìm thấy bằng cách sử dụng các phương pháp trong TCVN 10687-12-1 (IEC 61400-12-1) nếu có thể chỉ ra rằng tốc độ gió và TI đo được tại cột khí tượng là đại diện mà tuabin gió phải trải qua (ví dụ: tuabin và cột khí tượng trên sườn núi). Nếu vị trí thử nghiệm không đáp ứng các yêu cầu của TCVN 10687-12-1 (IEC 61400-12-1), cần thực hiện hiệu chuẩn theo vị trí. Cần lưu ý rằng địa hình bằng phẳng với nhiễu động thấp không phải là lý tưởng cho thử nghiệm tải trọng cơ học do thiếu khả năng kích thích động lực học tuabin gió.

Nói chung, yêu cầu độ chính xác đối với độ cao hub, tốc độ gió để kiểm tra tải trọng cơ học không nghiêm ngặt như đối với thử nghiệm đặc tính công suất. Tuy nhiên, nếu không có hiệu chuẩn địa điểm nào được thực hiện ở địa hình phức tạp, nơi có thể dự kiến các hệ số hiệu chỉnh lưu lượng lớn, có nguy cơ cao là dữ liệu thử nghiệm có thể không phù hợp để xác nhận mô hình.

CHÚ THÍCH: Khi chọn vị trí thử nghiệm, cần xem xét sự hiện diện của các điều kiện bên ngoài có thể ảnh hưởng đến khả năng xác nhận mô hình (ví dụ: thang độ dài, gió tầng thấp, trượt gió âm, v.v.).

6.3 Các trường hợp đo tải trọng

6.3.1 Quy định chung

Điy định chungtiy định chung ty định chMLC cịnh chung nh cịnh chungđúng. Trong trưhunghTrong trưhungtưrong trưhung MLC đưtrưhungđMLC theo DLC, đư, đưngtDLC TCVN 10687-1 (IEC 61400-1).

Các MLC xác định các điều kiện bên ngoài chính và các điều kiện vận hành của tuabin trong quá trình đo.

Các điều kiện bên ngoài bao gồm các đại lượng khí tượng như tốc độ gió, cường độ nhiễu động và khối lượng riêng của không khí.

Các điều kiện vận hành bao gồm các đại lượng vận hành như tốc độ quay, độ lệch hướng gió, công suất điện và góc nghiêng cánh. Các điều kiện vận hành phụ thuộc vào cấu hình của tuabin gió và phải được quy định cho từng trường hợp cụ thể.

Do đặc tính ngẫu nhiên của các điều kiện bên ngoài, các phép đo của một số MLC sẽ được lặp lại để giảm độ lệch thống kê. Số phép đo tối thiểu tại mỗi MLC được quy định trong điều này.

Các chuỗi thời gian đo được phân loại theo hai cách: một cách xem xét theo điều kiện vận hành ổn định và một cách xem xét theo điều kiện các trạng thái quá độ. Tất cả các chuỗi thời gian vận hành ổn định mặc định là mười phút.

Bảng 1, Bảng 2 và Bảng 3 cho thấy các MLC tối thiểu sẽ được ghi lại. Các MLC được xác định trong các bảng có thể không đầy đủ. MLC bổ sung có thể cần thiết tùy thuộc vào cấu tạo tuabin gió, chiến lược điều khiển và chiến lược an toàn.

6.3.2 MLC trong quá trình vận hành ở trạng thái ổn định

6.3.2.1 Sản xuất điện

Trong quá trình sản xuất điện, các phép đo phải được thực hiện giữa đóng mạch và ngắt mạch hoặc v _r + 4 m/s (tùy thuộc vào cấu hình tuabin) (xem Bảng 4 và Bảng 5).

6.3.2.2 Dừng

Tải trọng trên tuabin gió đang dừng phải được đo. Các phép đo nên được thực hiện ở tốc độ gió càng cao càng tốt.

Bảng 1 - MLC trong quá trình vận hành ở trạng thái ổn định liên quan đến DLC được xác định trong TCVN 10687-1 (IEC 61400-1)

6.3.3 MLC trong các sự kiện quá độ

6.3.3.1 Khởi động

MLC này bao gồm tất cả các sự kiện dẫn đến tải trọng trên tuabin gió trong các quá trình quá độ từ đứng yên hoặc chạy không tải đến sản xuất điện. Việc khởi động tuabin bình thường phải được thực hiện ở tốc độ gió đóng mạch và ở tốc độ gió lớn hơn 2 m/s so với tốc độ gió danh định. Nếu tuabin hoạt động ở nhiều hơn một tốc độ cố định, việc đóng mạch ở các tốc độ quay khác nhau cũng phải được đánh giá.

6.3.3.2 Dừng bình thường

Tình huống thiết kế này bao gồm tất cả các sự kiện dẫn đến tải trọng trên tuabin gió trong thời gian quá độ bình thường do đi từ tình huống sản xuất điện sang điều kiện dừng. Việc dừng máy bình thường phải được thực hiện ở tốc độ gió đóng mạch, ở tốc độ gió danh định và trên tốc độ gió danh định.

6.3.3.3 Dừng khẩn cấp

Các tải trong thời gian dừng khẩn cấp sẽ được xem xét. Việc tắt máy này phải được thực hiện ở mức công suất danh định hoặc cao hơn.

6.3.3.4 Sự cố lưới điện

Các phụ tải trong sự cố lưới điện sẽ được xem xét. MLC này phải được thực hiện trong khi tuabin đang sản xuất công suất danh định, bằng cách sa thải nguồn điện bên ngoài cho tuabin gió dẫn đến tuabin gió dừng.

Bảng 2 - Đo các trường hợp tải quá độ liên quan đến DLC được xác định trong TCVN 10687-1 (IEC 61400-1)

6.3.4 MLC cho đặc tính động

Bảng 3 cung cấp các trường hợp đo tải được khuyến nghị cho đặc tính động. Bảng này cũng cung cấp tần số mục tiêu cho mỗi MLC.

Bảng 3 - MLC cho đặc tính động

6.3.5 Ma trận thu thập

6.3.5.1 Quy định chung

Các ma trận thu thập được sử dụng để sắp xếp các chuỗi thời gian đo được. Ma trận thu thập có hai mục tiêu: được sử dụng để quy định dữ liệu yêu cầu tối thiểu cho từng trường hợp tải đo và có thể được sử dụng để báo cáo cơ sở dữ liệu thử nghiệm để chứng minh các yêu cầu dữ liệu tối thiểu đã được đáp ứng.

Số lượng bin trong ma trận phải được điều chỉnh cho từng quá trình đo cụ thể dựa trên các thông số kỹ thuật của tuabin (ví dụ: v _in và v _r ).

6.3.5.2 Sản xuất điện

6.3.5.2.1 Quy định chung

Trong quá trình đo, dữ liệu nên được phân loại theo tốc độ gió và cường độ nhiễu động. Mặc dù không có yêu cầu về cường độ nhiễu động ở tốc độ gió cao, dữ liệu được ghi lại phải được phân loại theo các bin nhiễu động.

Đối với sản xuất điện, hai ma trận thu thập được cung cấp trong Bảng 4 và Bảng 5. Cả hai ma trận thu thập này đều sử dụng bin tốc độ gió rộng 1 m/s và bin cường độ nhiễu động rộng 2 %. Ranh giới của các bin được xác định bởi các thông số kỹ thuật của tuabin (v _in , v _r , v _out ). Đối với mục đích xác định ranh giới bin v _in , v _R và v _out phải được làm tròn lên gần nhất tốc độ gió số nguyên (được biểu thị bằng II)

Để chuỗi thời gian được tính vào các yêu cầu dữ liệu tối thiểu:

• Hướng gió trung bình mười phút nằm trong khu vực đo (xem 6.2).

• Tất cả các tín hiệu bắt buộc trong Bảng 9, Bảng 11 và Bảng 12 phải có hiệu lực.

• Dữ liệu không được ghi lại trong các điều kiện bất thường (tuabin hoặc môi trường, chẳng hạn như băng trên cánh hoặc thay đổi hướng cực trị trong gió).

• Tuabin phải sản xuất điện trong thời gian mười phút.

6.3.5.2.2 Sản xuất điện - tuabin điều khiển stall ^[2]

Bảng 4 sẽ được sử dụng cho các tuabin gió được điều khiển bằng stall (cả thụ động và chủ động). Bản chất vốn có của các tuabin gió được điều chỉnh bằng stall, là thực tế là các cánh tiếp tục nhìn thấy góc tấn cao hơn với tốc độ gió tăng lên trên các điều kiện danh định. Vì lý do này cộng với tầm quan trọng ngày càng tăng của khí động lực học không ổn định (stall động, wake động, động lực học xoay), việc thu thập dữ liệu trong toàn bộ vùng hoạt động của tuabin là rất quan trọng, với sự chú trọng nhiều nhất có thể vào các mức gió cao hơn.

Lưu ý rằng ranh giới của các bin không phụ thuộc vào tốc độ gió danh định của tuabin gió:

• Đối với mỗi bin tốc độ gió trên v _in và nhỏ hơn hoặc bằng 12 m/s, phải thu thập hoặc 20 chuỗi thời gian 10 min hoặc ít nhất một bin TI có 6 chuỗi thời gian 10 min trong đó. Chỉ các chuỗi thời gian có giá trị TI lớn hơn 5 % mới được tính để đáp ứng yêu cầu này.

• Đối với mỗi bin tốc độ gió trên 12 m/s và nhỏ hơn hoặc bằng 16 m/s, tối thiểu 20 chuỗi thời gian phải được thu thập hoặc ít nhất một bin TI phải có 6 chuỗi thời gian 10 min trong đó.

• Đối với mỗi bin tốc độ gió trên 16 m/s và nhỏ hơn hoặc bằng 20 m/s, phải thu tối thiểu 8 chuỗi thời gian.

• Đối với phạm vi tốc độ gió trên 20 m/s và nhỏ hơn hoặc bằng v _out phải thu thập tối thiểu 8 chuỗi thời gian.

Bảng 4 - Ma trận thu thập cho tuabin gió không điều khiển stall để sản xuất điện bình thường

6.3.5.2.3 Sản xuất điện - tuabin không điều khiển bằng stall

Bảng 5 phải được sử dụng cho tất cả các tuabin không điều khiển stall (như là góc nghiêng cánh tới không tải).

• Đối với mỗi bin tốc độ gió trên v _in và nhỏ hơn hoặc bằng v _r - 2, phải thu thập 20 chuỗi thời gian 10 min hoặc ít nhất một bin TI có giá trị lớn hơn 5 % sẽ có 6 chuỗi thời gian 10 min trong đó.

• Đối với mỗi bin tốc độ gió trên v _r - 2 và nhỏ hơn hoặc bằng to v _r + 2, tối thiểu 20 chuỗi thời gian phải được thu thập.

• Đối với mỗi bin tốc độ gió trên to v _r + 2 và nhỏ hơn hoặc bằng v _r + 4, tối thiểu 10 chuỗi thời gian phải được thu thập.

Bảng 5 - Ma trận thu thập để sản xuất điện bình thường cho các tuabin gió không điều khiển bằng stall

6.3.5.3 Dừng

Trường hợp đo tải trọng dừng có tuabin ở trạng thái dừng bình thường nó sẽ ở tốc độ gió trên v _out (đứng yên hoặc chạy không tải). Một chuỗi thời gian sẽ được thu thập với các giá trị mục tiêu là độ lệch hướng xoay 30°, một với độ lệch hướng xoay 0° và một với độ lệch hướng xoay -30° (xem Bảng 6).

Khi nhiều bộ dữ liệu được thu thập hơn mức tối thiểu được liệt kê trong ma trận thu thập, chỉ cần báo cáo yêu cầu tối thiểu.

Bảng 6 - Ma trận thu thập cho điều kiện dừng

6.3.5.4 Sự kiện quá độ

Ma trận thu thập dữ liệu cho các sự kiện quá độ được cho trong Bảng 7 và Bảng 8. Bảng 7 chỉ ra số lần lặp tối thiểu và phạm vi tốc độ gió cần thiết. Tốc độ gió này được đo tại thời điểm bắt đầu của sự kiện quá độ. Dừng khẩn cấp và sự cố lưới điện phải được tiến hành ở công suất danh định.

Bảng 7 - Ma trận thu thập cho các sự kiện quá độ bình thường

Bảng 8 - Ma trận thu thập cho các sự kiện quá độ không phải là các sự kiện quá độ bình thường

6.4 Các đại lượng cần đo

6.4.1 Quy định chung

Mục tiêu chính của đo tải cơ học là kiểm tra xác nhận mô hình tải trọng thiết kế của loại tuabin gió được thử nghiệm. Điều này được thực hiện bằng cách lặp lại phân tích khí động học đàn hồi với các tham số mô hình được điều chỉnh để phù hợp với điều kiện vị trí đo. Do đó, điều cần thiết là phải có một đại diện tốt về các các đại lượng khí tượng cũng như các đại lượng vận hành để có khả năng so sánh các đại lượng tải trọng đo được và mô phỏng.

Các đại lượng vật lý liên quan được xác định để mô tả tải trọng của tuabin gió có thể được phân loại thành:

• đại lượng tải trọng (ví dụ: tải trọng cánh, tải trọng rôto và tải trọng tháp);

• đại lượng khí tượng (ví dụ, tốc độ và hướng gió, khối lượng riêng của không khí);

• đại lượng vận hành (ví dụ, công suất, tốc độ quay, các góc nghiêng, độ lệch hướng xoay tuabin, góc phương vị rôto)

Trong 6.4.2, thông số kỹ thuật chi tiết hơn được đưa ra cho các loại đại lượng đo khác nhau.

Các phép đo bắt buộc và được khuyến nghị như được liệt kê trong Bảng 9, Bảng 10, Bảng 11 và Bảng 12 là cần thiết để xác nhận mô hình. Có nguy cơ bỏ qua các kênh được đề xuất. Các kênh được đề xuất có thể hữu ích khi giải thích sự khác biệt giữa dữ liệu mô phỏng và dữ liệu đo được.

Bảng 9, Bảng 11 và Bảng 12 nêu rõ các yêu cầu tối thiểu đối với quá trình đo. Những yêu cầu này áp dụng cho tuabin có điều khiển góc cánh, sử dụng tháp thép dạng ống và cánh thiết kế đơn giản. Đối với các thiết kế đặc biệt, chẳng hạn như tháp hybrid, cánh nối hybrid hoặc cánh nối hai bộ phận, điều khiển khí động học chủ động trên cánh, hoặc hub bập bênh, có thể cần bổ sung các phép đo (ví dụ: trạng thái mở cánh phụ, góc lắc) để xác nhận mô hình.

6.4.2 Đại lượng tải trọng

Các tải trọng cơ bản cần được đo được liệt kê tại Bảng 9. Đây là những tải trọng chính tác động lên các vị trí quan trọng trong kết cấu của tuabin gió, từ đó có thể tính toán tải trọng tác động lên các thành phần kết cấu liên quan của tuabin. Các thành phần tải trọng cơ bản cũng được minh họa trong Hình 1.

Bảng 9 - Các đại lượng tải trọng cơ bản của tuabin gió

Hình 1 - Các tải trọng cơ bản của tuabin gió: tải trọng tháp, rôto và cánh

Đối với tuabin có công suất danh định lớn hơn 1 500 kW và đường kính rôto lớn hơn 75 m, cần có thêm đại lượng như trong Bảng 10. Các tín hiệu để đo các đại lượng trong Bảng 10 phải được lắp đặt và trong trường hợp tín hiệu bị lỗi phải được sửa chữa nếu có thể.

Phép đo trên cánh thứ hai được yêu cầu để kiểm tra xác nhận đáp ứng tương tự của cánh và việc hiệu chuẩn đúng. Phép đo của cánh thứ hai có thể không cần phải bao trùm toàn bộ ma trận thu thập nếu điều này có thể được chứng minh.

Bảng 10 - Các đại lượng tải trọng bổ sung cho tuabin có công suất danh định lớn hơn 1 500 kW và đường kính rôto lớn hơn 75 m

6.4.3 Đại lượng khí tượng

Bảng 11 liệt kê các đại lượng khí tượng cần đo trong các chương trình đo tải.

Bảng 11 - Các đại lượng đo khí tượng

6.4.4 Đại lượng vận hành của tuabin gió

Bảng 12 liệt kê các đại lượng vận hành cần đo.

Bảng 12 - Các đại lượng vận hành của tuabin gió

Thông tin về tình trạng tuabin (ví dụ: nối lưới điện, dừng khẩn cấp, kích hoạt hệ thống bảo vệ, v.v.) là cần thiết để phân loại đúng dữ liệu đã ghi.

Tín hiệu tình trạng tuabin phải cho biết các điều kiện trực tuyến/ngoại tuyến và bị sự cố/không bị sự cố. Trong những trường hợp một số chế độ vận hành (ví dụ: chế độ giảm tiếng ồn, kiểm soát tải) được triển khai trong đợt đo tải, khuyến nghị cũng nên thu thập thêm tín hiệu để cho phép tự động phát hiện các chế độ khác nhau đó.

6.5 Thay đổi cấu hình tuabin

Không được thực hiện bất kỳ thay đổi nào có thể ảnh hưởng đến kết quả thử nghiệm được thực hiện đối với tuabin thử nghiệm trong quá trình thử nghiệm. Bất kỳ thay đổi nào đã được thực hiện đối với tuabin phải được nhà sản xuất báo cáo và phải được đưa vào báo cáo thử nghiệm.

Nhà sản xuất sẽ phân loại các thay đổi thành các loại sau:

1) Thay đổi mà không có bất kỳ tác động đáng kể nào đến tải

Dữ liệu từ trước và sau khi thay đổi có thể được sử dụng trong cùng một cơ sở dữ liệu.

2) Những thay đổi có tác động đáng kể đến tải

a) Thay đổi tạm thời: dữ liệu này sẽ được loại trừ khỏi cơ sở dữ liệu.

b) Các thay đổi kéo dài, mặc dù chúng có thể được mô phỏng chéo với cùng một mô hình mô phỏng sau khi thực hiện cùng một thay đổi trong mô hình. Những khoảng thời gian này phải được tách ra vào một cơ sở dữ liệu riêng biệt.

c) Những thay đổi nhằm khắc phục sự cố và đưa tuabin trở về trạng thái hoạt động đúng như thiết kế ban đầu. Trong trường hợp này, đợt đo sẽ phải được khởi động lại.

Các yêu cầu ma trận thu thập (xem 6.3.5) phải được đáp ứng với ít nhất một cấu hình trong đó không có thay đổi nào được thực hiện với tác động đáng kể đến tải.

7 Thiết bị đo

7.1 Đại lượng tải trọng

7.1.1 Các loại cảm biến

Cảm biến tải là một thiết bị đo trực tiếp hoặc gián tiếp tải trọng tác động lên hệ thống hoặc bộ phận. Các thiết bị điển hình bao gồm, nhưng không giới hạn ở:

• cầu đo biến dạng;

• cảm biến tải trọng/ống mômen xoắn (bao gồm cả cảm biến áp điện).

Đối với tuabin gió, hiếm khi có thể đặt cảm biến tải trọng trong đường dẫn tải chính. Vì lý do này cảm biến đo biến dạng được áp dụng cho cấu trúc được chọn làm loại cảm biến được khuyến nghị và do đó các điều khoản phụ sau đây tập trung vào việc sử dụng cảm biến đo biến dạng điện. Nếu sử dụng cảm biến tải trọng thay thế, các yêu cầu phải được điều chỉnh cho phù hợp. Cảm biến tải được hiệu chuẩn bằng cách áp dụng tải gần như tĩnh. Điều quan trọng là nhận thấy rằng đáp ứng động lực học của cấu trúc hoặc bộ phận có thể làm thay đổi mối quan hệ này, dẫn đến việc cảm biến biến dạng hiển thị tải trọng bên trong tổng cộng thay vì các tải trọng tác động bên ngoài. Trong ứng dụng cảm biến đo biến dạng, điều quan trọng là tránh các hiệu ứng nhiệt độ của dây và độ nhạy chéo, đồng thời đảm bảo bù nhiệt độ thích hợp. Độ nhạy chéo là đặc tính không mong muốn của hệ thống đo là nhạy cảm với các nguồn tải khác nhau, khiến hệ thống khó hoặc không thể phân biệt giữa chúng. Các thiết kế cầu đo biến dạng toàn phần cung cấp khả năng giảm độ nhạy chéo và ảnh hưởng nhiệt độ tốt, và thường được ưu tiên cho hầu hết các ứng dụng tuabin gió. Để cho phép đánh giá và hiệu chỉnh các hiệu ứng nhiệt độ, nên đo nhiệt độ bề mặt gần các vị trí đo biến dạng (xem Phụ lục I).

7.1.2 Lựa chọn vị trí cảm biến

Trong quá trình lựa chọn vị trí cảm biến để đo tải trọng kết cấu tổng thể, nên chọn một vị trí mà:

• có độ biến dạng cao trên mỗi đơn vị mức tải;

• cung cấp một mối quan hệ tuyến tính giữa ứng suất và tải;

• nằm trong vùng ứng suất đồng đều (tức là không chịu độ dốc ứng suất / biến dạng cao, tránh gia tăng hoặc tập trung ứng suất cục bộ);

• có không gian để lắp đặt cảm biến;

• cho phép bù nhiệt độ;

• được làm bằng vật liệu đẳng hướng (ví dụ, thép thích hợp hơn vật liệu composite);

• được làm bằng vật liệu mà các thiết bị đo có thể dễ dàng cố định hoặc liên kết.

7.1.3 Đo mômen uốn tại gốc cánh

Cần tiến hành đo moment uốn theo hướng mặt và hướng cạnh.

Để dễ dàng trong việc xử lý, chống sét và bảo vệ môi trường, nên lắp đặt cảm biến bên trong cánh thay vì trên bề mặt ngoài nếu có thể.

Cầu đo biến dạng nên được lắp vuông góc với phần gốc cánh gần như hình trụ để giảm thiểu độ nhạy chéo. Bất kể vị trí lắp đặt ở đâu, độ nhạy chéo cần được đo và xử lý (Ví dụ thông qua việc hiệu chỉnh hoặc tăng độ không đảm bảo). Để dễ dàng cho việc phân tích, bộ cảm biến cần được định hướng theo hệ tọa độ của cánh.

7.1.4 Phân bổ mômen xoắn của cánh

Phân bố mômen xoắn của cánh có thể được đo thông qua việc sử dụng thêm các bộ cảm biến biến dạng, đặt tại mặt cắt ngang ở khoảng 30% bán kính rôto hoặc xa nhất có thể lên đến 50%. Các yêu cầu khác từ 7.1.2 và 7.1.3 cũng cần tuân theo. Đối với việc xác định phân bố mômen xoắn, cần làm rõ hệ tọa độ được sử dụng.

7.1.5 Tần số xoắn/sự giảm chấn của cánh

Tần số xoắn thứ nhất và độ giảm chấn của cánh có thể được tính toán bằng cách đo độ biến dạng với cầu đo biến dạng xoắn bán phần hoặc toàn phần, thông qua phân tích mô hình vận hành. Vì cả tần số và sự giảm chấn đều không yêu cầu phụ thuộc vào độ lớn tuyệt đối của phép đo, nên không cần hiệu chuẩn tín hiệu này.

7.1.6 Mômen xoay và mômen nghiêng rôto

Tải không đối xứng trên rôto cần được đo dọc theo đường tải chính, càng gần rôto càng tốt.

Phương pháp đo mômen xoay và mômen nghiêng được thông qua hai cầu đo biến dạng uốn theo phương vuông góc với nhau trên trục chính cùng với việc đo vị trí phương vị của hub. Khuyến nghị lắp đặt cảm biến biến dạng trên trục chính sao cho thẳng hàng với cánh được trang bị cảm biến.

Trong trường hợp không thể gắn cảm biến biến dạng trên trục, cần lắp đặt cảm biến đo mômen uốn trong hệ thống không quay, trên giá đỡ trục hoặc đỉnh tháp.

7.1.7 Đo mômen xoắn của rôto

Các cảm biến biến dạng để đo mômen xoắn của trục chính bao gồm một cầu đo toàn phần với các cặp cảm biến ở hai bên đối diện của trục. Việc sử dụng cầu đo chỉ ở một điểm trên bề mặt trục sẽ khiến lực cắt do uốn và tải trọng ngang được diễn giải là mômen xoắn. Nếu không thể đo mômen xoắn trực tiếp trên trục, có thể sử dụng cảm biến uốn tại đỉnh tháp và vỏ tuabin của khoang động cơ. Công suất và tốc độ rôto không thể thay thế cho việc đo mômen xoắn.

7.1.8 Đo mômen uốn tại chân tháp

Việc đo mômen uốn tại chân tháp cần được thực hiện theo hai hướng vuông góc đối với tháp hình ống. Các mômen xoắn tại chân tháp sẽ được đo bằng cầu đo biến dạng toàn phần, được lắp đặt ở phần dưới 20 % chiều cao tháp, càng gần mặt bích chân tháp càng tốt, đồng thời tránh các nhiễu động do ảnh hưởng của tải trọng lên mặt bích chân tháp, cửa, v.v. Theo nguyên tắc chung, các cảm biến tại chân tháp nên được đặt cách ít nhất một đường kính của tháp so với bất kỳ mặt bích nào.

Đối với tháp có dây chằng, phép đo tại chân tháp có thể được thay thế bằng việc đo trên điểm gắn dây chằng. Nếu các dây chằng đóng vai trò là yếu tố kết cấu chính, cần phải giám sát lực trong từng dây.

Tháp dạng giàn sẽ yêu cầu đo ứng suất trên tất cả các chân đỡ để tính toán tải trọng tổng hợp tại chân tháp cho tất cả các hướng gió. cần thực hiện một đánh giá chuyên sâu về dạng ứng suất trong tháp giàn và tác động của nó đối với các phép đo.

7.1.9 Mômen xoắn tại đỉnh tháp

Các mômen xoắn tại đỉnh tháp sẽ được đo bằng cầu đo biến dạng toàn phần, được lắp đặt ở phần trên 20 % chiều cao tháp, càng gần mặt bích đỉnh tháp càng tốt, đồng thời tránh các nhiễu động do ảnh hưởng của tải trọng. Một quy tắc chung là cảm biến tại đỉnh tháp nên được lắp đặt cách ít nhất một đường kính đỉnh tháp so với mặt bích đỉnh tháp. Nếu mômen xoắn ở đỉnh tháp được sử dụng để xác định mômen xoắn rôto và mômen tilt rôto, mômen xoắn sẽ được đo ở vị trí cao nhất mà có thể thực hiện được các phép đo đáng tin cậy.

7.1.10 Mômen xoắn tại giữa tháp

Các mômen xoắn tại giữa tháp nên được đo bằng cầu đo biến dạng toàn phần, được lắp đặt ở trong khoảng 30 % đến 70 % chiều cao tháp. Lưu ý rằng các phép đo nên được thực hiện cách bất kỳ mặt bích nào của tháp ít nhất một đường kính tháp, hoặc cần xem xét các ảnh hưởng từ mặt bích đối với các phép đo, như sự tập trung ứng suất hoặc việc hạn chế giãn nở nhiệt của vật liệu thành tháp.

7.1.11 Mômen xoắn của tháp

Các mômen xoắn tại đỉnh tháp phải được đo bằng cầu đo biến dạng toàn phần, được lắp đặt ở phần trên 20 % chiều cao tháp, càng gần mặt bích đỉnh tháp càng tốt, đồng thời tránh các nhiễu động do ảnh hưởng của tải trọng. Theo nguyên tắc chung, các cảm biến tại đỉnh tháp nên được đặt cách ít nhất một đường kính đỉnh tháp so với mặt bích tại đỉnh tháp.

7.1.12 Gia tốc tại đỉnh tháp

Gia tốc tại đỉnh tháp nên được đo bằng cảm biến gia tốc. Các cảm biến gia tốc cần được lắp đặt ở phần của vỏ tuabin mà xoay cùng với rôto. Khi chọn cảm biến gia tốc, cần chú ý đến độ trễ pha tần số thấp và các đặc điểm biên độ của chúng.

7.1.13 Các tải dẫn động góc nghiêng (ở phía hub của ổ trục nghiêng cánh)

Tải trọng (mômen xoắn hoặc lực) dùng để dẫn động góc pitch phải được đo ở phía hub của ổ trục nghiêng cánh. Tải trọng có thể được đo trực tiếp (ví dụ cảm biến đo biến dạng hoặc cảm biến tải trọng) hoặc gián tiếp (Ví dụ, công suất điện và tốc độ vòng quay hoặc áp suất dầu thủy lực của bộ dẫn động).

7.2 Các đại lượng khí tượng

7.2.1 Yêu cầu đo và lắp đặt

Cần tuân thủ các yêu cầu trong tiêu chuẩn TCVN 10687-12-1 (IEC 61400-12-1) đối với việc đo và lắp đặt tất cả các đại lượng khí tượng. Cường độ nhiễu động được xác định như thể đo bằng cảm biến đo gió ở độ cao hub (siêu âm hoặc cốc). Nếu sử dụng các kỹ thuật cảm biến tốc độ gió khác, cường độ nhiễu động thu được phải tương đương với kết quả đo được bằng cảm biến đo gió siêu âm hoặc cốc.

7.2.2 Nguy cơ đóng băng

Nguy cơ đóng băng có thể được đo bằng cách đo nhiệt độ không khí riêng lẻ hoặc kết hợp với đo độ ẩm tương đối.

7.2.3 Ổn định khí quyển

Ổn định khí quyển có thể được đo bằng cách so sánh sự khác biệt giữa hai phép đo nhiệt độ theo phương thẳng đứng cộng với đo trượt gió theo phương thẳng đứng. Do sự khác biệt nhiệt độ là nhỏ, nên ưu tiên đo trực tiếp sự khác biệt nhiệt độ thay vì đo hai nhiệt độ một cách độc lập.

7.3 Các đại lượng vận hành của tuabin gió

7.3.1 Công suất điện

Công suất điện của tuabin có thể được đo ở bất kỳ điểm nào miễn là cách đo được mô tả rõ ràng; tuy nhiên, nên thực hiện đo theo tiêu chuẩn TCVN 10687-12-1 (IEC 61400-12-1). Tín hiệu ra từ bộ điều khiển tuabin gió được chấp nhận

7.3.2 Tốc độ cánh hoặc tốc độ máy phát

Tốc độ rôto có thể được đo trên trục tốc độ thấp hoặc trục tốc độ cao. Nếu đo trên trục tốc độ thấp, cần đảm bảo đạt được độ phân giải tốc độ cao. Nếu đo trên trục tốc độ cao, cần chú ý đảm bảo tỷ lệ mẫu đủ cao để thu tín hiệu. Tín hiệu ra từ bộ điều khiển tuabin gió được chấp nhận.

7.3.3 Độ lệch hướng xoay tuabin

Độ lệch hướng xoay phải được tính toán từ hướng gió và vị trí hướng xoay. Vị trí hướng xoay có thể được lấy từ bộ điều khiển chỉ khi nếu việc kiểm tra xác nhận hiệu chuẩn được thực hiện thường xuyên. Cần lưu ý khi chuyển tiếp từ 360° - 0° và vị trí của dải chết, nếu có. Có thể sử dụng các kỹ thuật đo khác, khi có tài liệu chứng minh rằng độ chính xác và độ không đảm bảo của kỹ thuật đo tương đương hoặc tốt hơn so với kết quả đo được từ hướng gió và vị trí hướng xoay.

7.3.4 Góc phương vị rôto

Góc phương vị của rôto phải được đo trên trục tốc độ thấp, trục tốc độ cao (với việc đặt lại tín hiệu trên trục tốc độ thấp) hoặc được cung cấp bởi bộ điều khiển tuabin gió. Nếu sử dụng tín hiệu từ bộ điều khiển, cần đánh giá và xử lý độ trễ của tín hiệu. Đặc biệt chú ý đến sự chuyển tiếp từ 360° đến 0°.

7.3.5 Vị trí góc nghiêng

Góc nghiêng cánh phải được đo trực tiếp bằng bộ mã hóa hoặc có thể được cung cấp bởi bộ điều khiển tuabin gió. Nếu sử dụng tín hiệu từ bộ điều khiển, cần đánh giá và xử lý độ trễ của tín hiệu.

7.3.6 Tốc độ nghiêng

Tốc độ nghiêng phải được đo trực tiếp hoặc suy ra từ vị trí nghiêng trong quá trình xử lý dữ liệu sau đó.

7.3.7 Mômen phanh

Cách đo mômen phanh phụ thuộc vào cấu hình của tuabin. Các phương pháp đo bao gồm: kiểm tra xác nhận áp suất phanh (áp suất thủy lực hoặc lò xo) với hệ số ma sát giả định, đo trên cánh tay đòn ngẫu lực mômen, đo mômen trục ở cả hai bên của phanh, hoặc phân tích thời gian giảm tốc.

7.3.8 Tình trạng tuabin gió

Tình trạng vận hành của tuabin gió có thể được đo qua các tín hiệu từ bộ điều khiển, (ví dụ như kết nối lưới điện, dừng khẩn cấp, tác động của hệ thống bảo vệ).

7.3.9 Tình trạng phanh

Tình trạng của hệ thống phanh cần được đo, có thể thực hiện trực tiếp bằng cảm biến trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua đo áp suất phanh hoặc tín hiệu từ bộ điều khiển tuabin. Trong trường hợp sử dụng tín hiệu từ bộ điều khiển, cần phải đánh giá và xử lý độ trễ của tín hiệu.

7.4 Hệ thống thu thập dữ liệu

7.4.1 Quy định chung

Hệ thống thu thập dữ liệu (DAS) được thiết kế để thu thập các các tín hiệu tương tự từ một hoặc nhiều nguồn và chuyển đổi chúng thành dạng số để phân tích hoặc truyền tải qua các thiết bị đầu cuối như máy tính số, máy ghi dữ liệu hoặc mạng lưới truyền thông. Đánh giá chất lượng của DAS chủ yếu dựa trên khả năng duy trì độ chính xác và tính toàn vẹn của tín hiệu. Thông tin chi tiết về cách thiết lập DAS có thể có trong Phụ lục G.

7.4.2 Độ phân giải

Độ phân giải của bộ chuyển đổi A/D là yếu tố chính để đánh giá độ chính xác của hệ thống DAS. Độ phân giải của hệ thống được xác định bởi số lượng bít trong bộ chuyển đổi A/D. Đối với việc đo tải cơ học trên các tuabin gió, hệ thống DAS cần có độ phân giải tối thiểu là 12 bit.

7.4.3 Bảo vệ chống chồng phổ

Hệ thống DAS cần có cơ chế bảo vệ chống chồng phổ cho tất cả các kênh tải. Mục tiêu của bảo vệ này là ngăn ngừa việc tạo ra các thành phần tần số bị chồng phổ trong dải tần số xác định và đảm bảo việc lấy mẫu các dạng sóng đầu vào đạt độ chính xác cao để đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm. Thông tin chi tiết về các phương pháp chống chồng phổ analog được nêu trong Phụ lục G.

Đối với từng kênh ương tự trong quá trình đo, các hạng mục sau đây cần được báo cáo:

• độ phân giải của bộ chuyển đổi A/D;

• tần số lấy mẫu, F _s ;

• loại bộ lọc chống chồng phổ hoặc chiến lược chống chồng phổ (nếu áp dụng kỹ thuật số);

• chế độ đặt tần số cắt của bộ lọc, F _c .

8 Xác định các hệ số hiệu chuẩn

8.1 Quy định chung

Nói chung:

• Tiêu chuẩn này giả định rằng việc hiệu chuẩn là tuyến tính, điều này áp dụng cho hầu hết các trường hợp. Những hành vi phi tuyến có thể được xử lý bằng cách áp dụng các hệ số hiệu chuẩn phi tuyến hoặc bằng cách bổ sung độ không đảm bảo đo.

• Tất cả các thành phần của chuỗi đo cần được hiệu chuẩn.

• Việc hiệu chuẩn nên được thực hiện với cùng thiết bị đo đã sử dụng để ghi dữ liệu thử nghiệm.

Đối với một số cảm biến, các phương pháp khác nhau được áp dụng để xác định độ lệch và độ nhạy.

Quá trình hiệu chuẩn là việc xác định các đặc tính của chuỗi đo (cảm biến, cáp, điện tử, v.v.) so với một chuẩn bên ngoài đã biết. Lựa chọn phương pháp hiệu chuẩn chủ yếu được xác định bởi lựa chọn chuẩn bên ngoài và phải xem xét các yếu tố sau. Phương pháp hiệu chuẩn phải:

• bao trùm càng nhiều phạm vi đo càng tốt;

• giảm thiểu nhiễu;

• có khả năng lặp lại;

• đủ để xác định cả độ dốc, độ lệch và, nếu cần, độ nhiễu xuyên âm của tín hiệu.

Cách tốt nhất để đảm bảo độ chính xác của phép đo là đo trực tiếp phản hồi toàn bộ kênh bằng cách sử dụng bằng một tham chiếu bên ngoài với kết quả đã biết. Với kỹ thuật này, tất cả các thành phần dọc theo đường truyền dữ liệu được hiệu chuẩn cùng nhau và độ chính xác của toàn bộ đường truyền dữ liệu có thể được xác định. Đối với nhiều loại phép đo, không thể hiệu chuẩn đồng thời toàn bộ đường truyền đo một cách trực tiếp. Phương án thay thế yêu cầu các thành phần của hệ thống được hiệu chuẩn riêng lẻ.

Phần tiếp theo của điều này mô tả các yêu cầu về hiệu chuẩn đặc thù cho việc thử nghiệm tải cơ học.

8.2 Hiệu chuẩn các kênh tải trọng

8.2.1 Quy định chung

Điều 8.2 trình bày các phương pháp hiệu chuẩn dành cho cảm biến tải trọng trong Bảng 13. Thông tin chi tiết hơn về việc hiệu chuẩn các kênh tải trọng được cung cấp trong Phụ lục H.

Có nhiều phương pháp hiệu chuẩn khác nhau cho cảm biến tải trọng và việc sử dụng nhiều hơn một phương pháp là điều khuyến nghị để đảm bảo độ chính xác của kết quả. Các phương pháp hiệu chuẩn phổ biến bao gồm:

• sử dụng tải trọng trọng lực;

• hiệu chuẩn phân tích;

• đặt tải trọng bên ngoài.

Phương pháp hiệu chuẩn được ưu tiên là phương pháp có thể giảm thiểu độ không đảm bảo tổng thể, bao gồm các yếu tố như:

• độ chính xác của thông tin được sử dụng;

• phạm vi tải trọng được bao trùm bởi việc hiệu chuẩn.

Ngoài ra, tính khả thi và chi phí cũng là những yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn phương pháp hiệu chuẩn.

Tất cả các lần hiệu chuẩn cần được tiến hành trong tốc độ gió thấp để giảm thiểu tác động tải khí động học lên tuabin, ở tốc độ quay thấp và ổn định để giảm thiểu các ảnh hưởng của quán tính và các lực khí động học.

Nếu sử dụng tải trọng trọng lực để hiệu chuẩn cảm biến, nhà sản xuất cần cung cấp thông tin liên quan để xác định chính xác tải trọng áp dụng.

Bảng 13 - Tóm tắt các phương pháp hiệu chuẩn thích hợp

8.2.2 Mômen uốn của cánh

8.2.2.1 Phân tích

Nói chung, việc hiệu chuẩn phân tích là không khả thi đối với việc hiệu chuẩn mômen uốn của cánh vì các đặc tính vật liệu thường chưa biết rõ.

8.2.2.2 Tải trọng trọng lực

Việc hiệu chuẩn trọng lực của các cảm biến uốn cánh cần hiểu biết về mômen khối lượng của cánh tại mặt cắt có gắn thiết bị đo. Điều này được thực hiện bằng cách tác động lên cảm biến một mômen do trọng lực gây ra đã được xác định rõ. Việc này có thể thực hiện bằng cách để rôto không tải ở các góc nghiêng cánh khác nhau, hoặc bằng cách cố định cánh ở vị trí nằm ngang và thay đổi góc nghiêng cánh của cánh. Có thể thực hiện quá trình này bằng cách giữ rôto ở trạng thái không tải với các góc nghiêng khác nhau, hoặc cố định cánh ở vị trí nằm ngang và điều chỉnh góc nghiêng của cánh theo nhiều mức độ khác nhau.

8.2.2.3 Tải trọng bên ngoài

Trong quá trình hiệu chuẩn cảm biến mômen uốn của cánh bằng tải trọng bên ngoài, một tải trọng đã biết được áp dụng tại một vị trí cụ thể dọc theo chiều dài của cánh và theo một hướng xác định trước.

8.2.3 Mômen trục chính

8.2.3.1 Hiệu chuẩn phân tích

Hiệu chuẩn phân tích được thực hiện bằng cách quy đổi tín hiệu ra của cảm biến thành biến dạng vật liệu dựa trên hệ số đo, cấu hình cầu đo và chuỗi đo, sau đó chuyển đổi các biến dạng đo được thành mômen bằng cách sử dụng các đặc tính hình học của mặt cắt ngang và của vật liệu.

Phương pháp này chỉ áp dụng cho các trục có tính chất mặt cắt gần như đồng đều, và thích hợp với những khu vực có hệ số tập trung ứng suất thấp.

8.2.3.2 Tải trọng trọng lực (Chỉ uốn)

Trên các trục quay, các hệ số tỷ lệ có thể được xác định từ mômen phần nhô ra do rôto gây ra tại mặt cắt của cảm biến trong quá trình rô to quay chậm. Độ nhạy của tín hiệu có thể được xác định từ dải đo của tín hiệu. Độ lệch của tín hiệu có thể được xác định từ giá trị tín hiệu trung bình của các tín hiệu theo góc phương vị trong quá trình rô to quay chậm. Như đã nêu trong mục 8.2, dải mômen dự kiến tại vị trí đo trong quá trình rô to quay chậm sẽ được cung cấp bởi nhà sản xuất tuabin.

8.2.3.3 Tải trọng bên ngoài

Khi hiệu chuẩn cảm biến thông qua tải trọng bên ngoài, các hệ số tỷ lệ được xác định bằng cách áp dụng mômen đã biết lên trục chính, ví dụ như kéo cánh bằng cảm biến lực đã được hiệu chuẩn và ghi lại đáp ứng của cảm biến với mômen áp dụng.

Nếu tải trọng bên ngoài chỉ có thể được áp dụng theo một hướng và cấu trúc có tính đối xứng hình học, các hệ số tỷ lệ thu được cũng có thể được sử dụng cho các hướng khác (ví dụ: sử dụng mômen tilt trên một trục không quay để hiệu chỉnh mômen xoay trên cùng một trục đó).

8.2.3.4 Hiệu chuẩn mômen xoắn thông qua công suất và tốc độ rôto

Bên cạnh các phương pháp áp dụng tải trọng bên ngoài hoặc thực hiện hiệu chuẩn phân tích đã đề cập trước đó, mômen xoắn của rôto cũng có thể được hiệu chuẩn bằng cách đo công suất đầu ra và tốc độ rôto, đồng thời tính đến hiệu suất của hệ thống truyền động và mức tiêu thụ công suất của tuabin.

Độ lệch của tín hiệu mômen xoắn trên trục có thể được xác định bằng cách quay chậm ở tốc độ gió thấp dưới v _in .

8.2.4 Mômen uốn tháp

8.2.4.1 Tải trọng trọng lực

Thông thường, vỏ tuabin và rôto có trọng tâm không nằm ngay trên trục trung hòa của tháp. Sự lệch tâm này tạo ra một mômen nhô ra, có thể sử dụng để hiệu chuẩn các cảm biến uốn của tháp.

Việc hiệu chuẩn trọng lực của các cảm biến uốn tháp yêu cầu phải nhận biết mômen khối lượng của đầu máy (vỏ tuabin và rôto) liên quan đến trục tháp với hướng vỏ tuabin xoay 360 độ làm cho mỗi cảm biến phải chịu đầy đủ các mômen trọng lực âm và dương trong một vòng xoay.

Phương pháp này đặc biệt hữu ích cho các cảm biến lắp đặt tại đỉnh tháp. Tại chân tháp, mômen trọng lực thường quá nhỏ so với các tải trọng vận hành để có thể sử dụng cho việc hiệu chuẩn. Trong trường hợp đó, phương pháp này chỉ có thể được sử dụng để xác nhận việc hiệu chuẩn.

8.2.4.2 Hiệu chuẩn phân tích

Việc hiệu chuẩn phân tích được thực hiện bằng cách quy đổi tín hiệu ra của cảm biến sang biến dạng của vật liệu thông qua hệ số đo và cấu hình cầu đo biến dạng, sau đó quy đổi các biến dạng đã đo được thành mômen bằng cách sử dụng các đặc tính hình học của mặt cắt ngang và của vật liệu.

8.2.4.3 Tải trọng bên ngoài

Thay vào đó, tháp có thể chịu một tải trọng bên ngoài đã được xác định tại một vị trí và hướng nhất định để hiệu chuẩn cảm biến.

8.2.4.4 Độ lệch

Độ lệch của các cảm biến uốn tháp sẽ được xác định bằng cách quay đầu máy theo hướng 360° trong điều kiện tốc độ gió rất thấp. Giá trị trung bình của tín hiệu cảm biến trong quá trình quay là giá trị độ lệch.

8.2.5 Mômen xoắn tháp

8.2.5.1 Hiệu chuẩn phân tích

Việc hiệu chuẩn phân tích được thực hiện bằng cách quy đổi tín hiệu ra của cảm biến sang biến dạng của vật liệu thông qua hệ số đo và cấu hình cầu đo biến dạng và chuỗi đo, sau đó quy đổi các biến dạng đã đo được thành mômen bằng cách sử dụng các đặc tính hình học của mặt cắt ngang và của vật liệu. Việc hiệu chuẩn phân tích chỉ có thể thực hiện được cho các khu vực có hệ số tập trung ứng suất nhỏ.

8.2.5.2 Tải trọng bên ngoài

Trong quá trình hiệu chuẩn bằng tải trọng bên ngoài, tháp sẽ được tải bằng cách kéo cánh với một lực đã biết, tại một vị trí và hướng xác định, từ đó thu thập dữ liệu cho quá trình hiệu chuẩn.

8.2.5.3 Độ lệch

Độ lệch của cảm biến mômen xoắn tháp có thể được xác định từ dữ liệu thu thập trong điều kiện gió nhẹ khi tuabin đang ở trạng thái dừng, hoặc cũng có thể được xác định bằng cách xoay rôto 360 độ trong điều kiện tốc độ gió thấp.

8.3 Hiệu chuẩn các kênh không tải

8.3.1 Góc pitch cánh

Việc hiệu chỉnh góc pitch được thực hiện so với một dấu tham chiếu ở gốc cánh (thông thường là 0°), dấu này cũng có thể được sử dụng làm tham chiếu để lắp đặt cảm biến uốn của cánh. Tất cả các cánh tuabin có gắn thiết bị đo phải được điều chỉnh góc pitch về ít nhất 2 vị trí rõ ràng, tại đó tín hiệu đầu ra và góc thực có thể đối chiếu với nhau. Hai vị trí này nên cách nhau ít nhất 80°. Việc hiệu chuẩn dấu tham chiếu với một gốc vật lý cần được thực hiện, hoặc thay vào đó, việc này phải có thể truy vết thông qua tài liệu. Nếu góc nghiêng được đo bằng bộ điều khiển tuabin, cần kiểm tra định kỳ để xác nhận độ dốc và giá trị độ lệch.

8.3.2 Góc phương vị của rôto

Độ dốc của tín hiệu thường được xác định bằng cách thực hiện vài vòng quay chậm của trục và điều chỉnh phạm vi tín hiệu hình răng cưa hoặc số xung sao cho phù hợp với phạm vi quay 360 độ, hoặc đếm số xung trong một vòng quay của rôto.

Để xác định độ lệch, có thể sử dụng các phương pháp sau:

• Dùng mức trên một bề mặt xác định trên trục hoặc hub,

• Sử dụng máy đo độ nghiêng trên một bề mặt xác định trên trục hoặc trung tâm,

• Vị trí phương vị của cánh được xác định bằng cách áp dụng khóa rôto,

• Tín hiệu mômen xoắn của cánh và xác định vị trí của các cực đại và cực tiểu trong quá trình quay chậm của rôto.

8.3.3 Góc xoay hướng

Vị trí hướng xoay tuabin vỏ tuabin có thể được hiệu chuẩn bằng cách định hướng trục chính (thường thẳng hàng với vỏ tuabin) đến các mốc định vị phía xa, sau đó sử dụng tọa độ của mốc định vị và tuabin gió để tính toán góc phương vị của rôto, cần chú ý khi sử dụng la bàn từ. Cùng một tham chiếu và phương pháp bên ngoài (ví dụ: các mốc địa lý sử dụng bản đồ, hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu, hướng bắc từ) và cùng một hệ thống tọa độ sẽ được sử dụng cho việc hiệu chuẩn hướng gió và góc quay hướng.

8.3.4 Hướng gió

Hướng gió có thể được hiệu chuẩn bằng cách hướng cánh đo hướng gió về phía các mốc địa lý xa và sử dụng tọa độ của mốc địa lý và cánh đo hướng gió để tính toán góc phương vị của cánh, hoặc bằng cách điều chỉnh cánh theo cần quay và xác định hướng của cần quay sau khi lắp đặt cuối cùng, cần chú ý khi sử dụng la bàn từ. Cùng một tham chiếu và phương pháp bên ngoài (ví dụ: các mốc địa lý sử dụng bản đồ, hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu, hướng bắc từ) và cùng một hệ thống tọa độ sẽ được sử dụng để hiệu chuẩn hướng gió và góc quay hướng.

8.3.5 Các tải dẫn động nghiêng cánh

Phương pháp hiệu chuẩn các tải dẫn động nghiêng cánh được thực hiện tùy thuộc vào phương pháp đo. Nếu tải được đo bằng:

• Cảm biến biến dạng, cần áp dụng hiệu chuẩn phân tích để xác định độ nhạy. Việc xác định giá trị độ lệch sẽ được tiến hành trong điều kiện gió nhẹ, khi tuabin dừng hoạt động và cánh hướng thẳng xuống dưới;

• Dòng điện, các thiết bị hiệu chuẩn sẽ được sử dụng để đo độ nhạy và giá trị độ lệch;

• Áp suất, càn sử dụng các thiết bị hiệu chuẩn kết hợp với hình học của bộ kích hoạt để xác định độ nhạy và giá trị độ lệch;

• Tín hiệu từ bộ điều khiển, độ nhạy được sử dụng bởi bộ điều khiển phải được sử dụng. Giá trị bù phải được rút ra từ điều kiện gió nhẹ, với tuabin đứng yên và cánh hướng thẳng xuống dưới.

8.3.6 Mômen phanh

Phương pháp hiệu chuẩn cho mômen phanh phụ thuộc vào phương pháp được sử dụng để đo nó. Nếu tải trọng được đo thông qua:

• Cảm biến biến dạng, hiệu chuẩn phân tích sẽ được thực hiện để xác định độ nhạy. Giá trị độ lệch sẽ được xác định khi phanh chưa được kích hoạt;

• Áp suất, các thiết bị hiệu chuẩn sẽ được sử dụng cùng với hệ số ma sát giả định để tính toán độ nhạy và độ lệch.

9 Kiểm tra xác nhận dữ liệu

9.1 Quy định chung

Kiểm tra xác nhận dữ liệu có hai mục tiêu chính:

• Đảm bảo các tín hiệu được đo chính xác (chẳng hạn như áp dụng đúng hệ số hiệu chuẩn). Kết quả của việc kiểm tra xác nhận này phải được ghi lại trong báo cáo thử nghiệm.

• Đảm bảo rằng dữ liệu thu thập được vẫn hợp lệ và các vấn đề được phát hiện nhanh chóng. Chỉ cần báo cáo các kiểm tra việc kiểm tra xác nhận đã thực hiện (không phải kết quả cụ thể của chúng) và tần suất kiểm tra trong báo cáo thử nghiệm.

Cần kiểm tra tính hợp lệ của các đại lượng đo cũng như các đại lượng tính toán, chẳng hạn như tải cánh dựa trên các phép đo mômen uốn trục, để loại trừ bất kỳ ghi nhận sai nào. Chỉ dữ liệu hợp lệ mới được sử dụng cho các phân tích tiếp theo.

Dữ liệu sẽ bị loại bỏ nếu không đáp ứng các tiêu chí liên quan đến hiệu chuẩn cảm biến, dải hoạt động của cảm biến hoặc bị nhiễu.

Việc kiểm tra xác nhận ban đầu các chuỗi thời gian đo nên được thực hiện trong quá trình khởi động chương trình đo và dựa trên các ghi nhận ở tốc độ lấy mẫu quy định hoặc cao hơn. Được khuyến nghị thực hiện đối chiếu với kết quả mô phỏng tại giai đoạn này.

Nếu dữ liệu hợp lệ được ghi nhận trong các điều kiện bất thường (như tình trạng của tuabin hoặc môi trường, ví dụ như băng trên cánh hoặc thay đổi đột ngột trong hướng gió), dữ liệu này cần được phân loại vào một nhóm đặc biệt để phân tích thêm và không được đưa vào ma trận thu thập cho điều kiện vận hành bình thường.

Mọi tiêu chí lọc hoặc loại bỏ dữ liệu phải được ghi rõ trong báo cáo đo tải.

Trong suốt thời gian đo, dữ liệu cần được kiểm tra định kỳ để đảm bảo chất lượng và tính lặp lại cao của kết quả thử nghiệm.

9.2 Kiểm tra việc kiểm tra xác nhận

9.2.1 Quy định chung

Điều 9.2 đưa ra các yêu cầu và khuyến nghị về các kiểm tra việc kiểm tra xác nhận có thể được sử dụng để đáp ứng các yêu cầu về kiểm tra xác nhận dữ liệu.

Các kiểm tra sau đây áp dụng cho tất cả các đại lượng đo:

• Các giá trị đo nằm ngoài giới hạn hoạt động của cảm biến, hệ thống truyền dữ liệu và hệ thống thu thập dữ liệu cần bị loại bỏ.

• Cần đặc biệt chú ý trong các điều kiện thời tiết hoặc hoạt động cực đoan.

• Dữ liệu hợp lệ cần dựa trên các hiệu chuẩn phù hợp như được mô tả trong Điều 8. Phần đầu tiên của kiểm tra xác nhận dữ liệu là kiểm tra chính thức rằng các hiệu chuẩn đã được thực hiện đúng cách.

• Sự trôi cảm biến có thể được phát hiện thông qua các thống kê dữ liệu đo. Nếu độ lệch của cảm biến bị trôi, dữ liệu đo trong điều kiện bình thường có thể trở nên phân tán hoặc xuất hiện nhiều đường xu hướng khác nhau khi vẽ giá trị trung bình mười phút theo tốc độ gió. Điểm không, ghi nhận và xử lý sự trôi không điểm do nhiệt độ. Nếu có điều chỉnh dữ liệu, nó cần được báo cáo và tính vào trong ước lượng độ không đảm bảo. Sự trôi thường được phát hiện tốt nhất bằng cách giám sát mức tín hiệu trong điều kiện gió thấp (xem Phụ lục I).

• Sử dụng sai hệ số hiệu chuẩn cảm biến: cần chú ý nếu có thay đổi về cảm biến, khuếch đại hoặc cài đặt thu thập trong thời gian đo.

• Thành phần tần số của các tín hiệu cần được kiểm tra để đảm bảo các tần số thích hợp xuất hiện (như tần số riêng, tần số liên quan đến tốc độ quay) và để có cái nhìn về tỷ lệ tín hiệu/nhiễu, cũng như nguồn nhiễu nếu có.

• Sự hiện diện của nhiễu: dữ liệu hợp lệ không nên bị nhiễu đến mức không đạt được tỷ lệ tín hiệu/nhiễu mong muốn cho bất kỳ tần số quan trọng nào. Các biện pháp khắc phục có thể cần thiết để bù đắp sự hiện diện của nhiễu.

• Dữ liệu cần được kiểm tra sự hiện diện của các xung nhiễu. Với mỗi kênh đo, cần xác định một ngưỡng để phân loại các xung nhiễu do nhiễu. Các xung nhiễu tách ra có thể được phục hồi bằng cách sử dụng hai giá trị đo hợp lệ liền kề và công thức nội suy. Các bản ghi bao gồm nhiều xung đơn lẻ hoặc các xung liền kề không thể phục hồi nên bị loại bỏ. Nếu các xung bị loại khỏi chuỗi dữ liệu, quy trình loại bỏ cần được ghi lại. Các tập dữ liệu có xung nhiễu phát hiện không nên được sử dụng trong thống kê tổng hợp của kênh đó, trừ khi các xung đã được sửa chữa.

• Dữ liệu cần được kiểm tra sự hiện diện của các điểm phẳng hoặc mất tín hiệu tạm thời. Các tiêu chí loại bỏ sẽ khác nhau cho từng tín hiệu.

• Các khác biệt không thực tế giữa các đại lượng so sánh: trong nhiều trường hợp, cần so sánh các ghi nhận từ hai bộ cảm biến độc lập. Nếu quan sát được sự khác biệt không thể giải thích, cần kiểm tra lại hệ thống đo và loại bỏ dữ liệu nghi ngờ.

• Chuỗi thời gian dữ liệu có thể được chấp nhận là hợp lệ ngay cả khi một số kênh không hợp lệ, miễn là các kênh khác không được liệt kê là đại lượng bắt buộc trong Bảng 9, Bảng 11 và Bảng 12. Những tập dữ liệu này vẫn có thể được sử dụng để đáp ứng các yêu cầu của ma trận thu thập.

9.2.2 Mômen của cánh

Dưới đây là các ví dụ về các kiểm tra việc kiểm tra xác nhận đối với mômen của cánh:

• Khi tuabin gió đứng yên ở tốc độ gió thấp, mômen xoắn của các cánh phải khớp với mômen trọng lực.

• Nếu đo mômen xoắn của nhiều cánh, các giá trị mômen xoắn của các cánh tại cùng một bán kính từ tâm trục phải có giá trị trung bình mười phút và độ lệch chuẩn tương đương.

• Dưới tốc độ gió danh định, tổng giá trị trung bình mười phút của các mômen xoắn trong mặt phẳng tại gốc cánh, nhân với một hệ số phụ thuộc vào đường kính rôto và vị trí cảm biến biến dạng, nên gần bằng mômen xoắn trục chính. Công thức tính là:

trong đó

M _x là mômen xoắn trục chính trung bình trong mười phút (Nm);

M _bi,l là mômen xoắn trong mặt phẳng trung bình mười phút tại gốc cánh của cánh i (Nm);

B là số lượng cánh của tuabin gió;

L là số lượng cánh được trang bị cảm biến biến dạng tại gốc cánh;

R là bán kính rôto (m);

R _g là bán kính vị trí cảm biến đo biến dạng (m).

Công thức này giả định rằng trung tâm của lực khí động học hoạt động tại 2/3R.

• Trong khi quay rôto chậm, pha của tín hiệu từ các cánh phải đồng nhất với chuỗi các cánh.

• Khi thực hiện quét góc nghiêng, pha của các tín hiệu từ cánh cần khớp với vị trí xung quanh của các cảm biến được sử dụng để đo.

9.2.3 Trục chính

Dưới đây là các ví dụ về các kiểm tra việc kiểm tra xác nhận đối với tín hiệu của trục chính:

• Công suất đầu ra có thể được kiểm tra so với tín hiệu mômen xoắn trục chính tại công suất danh định bằng cách sử dụng công thức sau:

trong đó:

M _x là mômen xoắn trục chính (Nm);

Ω là tốc độ rôto (rad/s);

ƞ là hiệu suất của các thành phần giữa điểm đo mômen xoắn trục chính và điểm đo công suất.

• Hai mômen xoắn trên trục chính, cách nhau 90° về pha phương vị, phải có giá trị trung bình và biên độ giống nhau khi tuabin gió đứng yên ở tốc độ gió thấp. Giá trị trung bình của hai mômen xoắn trên trục chính nên gần bằng “không” khi tuabin gió đứng yên ở tốc độ gió thấp. Sự khác biệt pha giữa các tín hiệu trong khung quay cần tương ứng với góc giữa hai cầu đo biến dạng.

• Mômen xoay rô to xoắn tại đỉnh tháp cần gần bằng nhau. Đồng thời, mômen nghiêng tại trục chính và mômen nghiêng tương đương tại đỉnh tháp cần theo cùng một xu hướng, trong khi mômen ngang tại đỉnh tháp cần gần cần tín hiệu mômen xoắn của trục chính.

9.2.4 Tháp

Dưới đây là các ví dụ về các kiểm tra việc kiểm tra xác nhận cho tín hiệu của tháp:

• Sự xoay hướng ở tốc độ gió thấp (<4 m/s) cần được thực hiện theo các khoảng thời gian. Hai mômen xoắn trong tháp ở cùng một cao độ cần có dạng gần như hàm sin (bị lệch một góc nào đó) và nên có giá trị trung bình và biên độ giống nhau khi tuabin gió quay nghiêng 360° ở tốc độ gió thấp. Biên độ cần phải thể hiện mômen phần nhô ra của rôto thiết bị. Các giá trị trung bình của hai mômen xoắn trong tháp nên gần bằng không khi tuabin gió đang xoay nghiêng 360° ở tốc độ gió thấp. Vị trí hướng xoay tuabin tuabin tại đó xuất hiện giá trị cực đại và cực tiểu của mỗi tín hiệu mômen xoắn phải tương ứng với vị trí theo chu vi của các cảm biến đo biến dạng.

Chuỗi thời gian bao gồm việc xoay hướng có thể được dùng để kiểm tra xác nhận tính chính xác của việc chuyển đổi tọa độ các mômen xoắn trong tháp. Tất cả các mômen xoắn trong hệ tọa độ của vỏ tuabin cần phải giữ ổn định tương đối, một tín hiệu chuyển đổi phải gần bằng “không” và tín hiệu còn lại phải tương đương với mômen phần nhô ra của rôto thiết bị.

• Đồ thị C _t theo tốc độ gió nên được kiểm tra để đảm bảo rằng các giá trị là hợp lý.

10 Xử lý dữ liệu đo được

10.1 Quy định chung

Điều 10 mô tả các yêu cầu về xử lý sau đo được sử dụng để suy ra các kết quả cần báo cáo. Cụ thể, các vấn đề được thảo luận bao gồm: phân tích chuỗi thời gian, thống kê tải tổng hợp, phổ tải dựa trên phương pháp đếm mưa và ước lượng tải tương đương.

Một trong những bước đầu tiên trong xử lý dữ liệu có thể là tính toán các đại lượng đo cần thiết từ các tín hiệu đo được (ví dụ: khối lượng riêng của không khí từ nhiệt độ và áp suất hoặc tải rôto không quay từ các tín hiệu quay). Xử lý sau đo được mô tả dưới đây sẽ được thực hiện trên các đại lượng đo cần thiết và không nhất thiết phải trên các tín hiệu đo được.

10.2 Các đại lượng tải trọng cơ bản

Sản phẩm chính của quá trình đo tải trọng là dữ liệu chuỗi thời gian đã được hiệu chuẩn và xác nhận. Tuy nhiên, các chuỗi thời gian này cần được xử lý sau để cung cấp thống kê tổng hợp, tải trọng phá hủy tương đương mỏi và phổ dòng mưa tích lũy, nhằm cung cấp chỉ số cho các bộ dữ liệu thực.

Đối với các đại lượng tải trọng cơ bản (Bảng 9), các đại lượng sau cần được tính toán cho tất cả các tập dữ liệu vận hành bình thường:

• Thống kê tập tin 10 min (giá trị tối thiểu, tối đa, trung bình và độ lệch chuẩn);

• Thống kê 10 min phân loại cho từng phạm vi tốc độ bin trong ma trận thu thập dữ liệu;

• Tải trọng tương đương gây hư hỏng 10 min cho một chỉ số mỏi đơn;

• Phổ dòng mưa tích lũy cho tất cả các tập dữ liệu vận hành hành bình thường.

10.3 Các đại lượng tải cho tuabin lớn

Đối với các tuabin có công suất danh định lớn hơn 1 500 kW và đường kính rôto lớn hơn 75 m, các đại lượng đo bổ sung trong Bảng 10 cũng cần được xử lý sau. Đối với các đại lượng tải bổ sung, cần áp dụng phân tích theo yêu cầu từ 10.2.

Các đại lượng không tải, chẳng hạn như tần số xoắn của cánh và độ giảm chấn, gia tốc theo phương bình thường tại đỉnh tháp (thường được gọi là gia tốc trước-sau hoặc theo chiều gió) và gia tốc theo phương ngang tại đỉnh tháp (thường được gọi là gia tốc bên-bên hoặc theo chiều ngang gió) chủ yếu liên quan đến động lực học, vì vậy việc xử lý sau có thể bị giới hạn ở:

• độ lệch chuẩn 10 min của tín hiệu,

• giá trị trung bình của độ lệch chuẩn theo bin 10 min cho mỗi bin tốc độ gió trong ma trận thu thập,

• việc nhận diện tần số tự nhiên của tuabin sử dụng PSD của các bộ dữ liệu mẫu trong quá trình vận hành/dừng/trạng thái quá độ.

10.4 Phát hiện xu hướng tốc độ gió

Sự biến đổi chậm của tốc độ gió, ví dụ như sự gia tăng đều đặn của tốc độ gió trong một bộ dữ liệu 10 min, không phải là đặc trưng của các mô hình trường gió mô phỏng phổ biến và dẫn đến cường độ nhiễu động cao không đại diện. Trong những trường hợp như vậy, mối liên hệ giữa tải và cường độ nhiễu động có thể bị sai lệch. Không nên loại bỏ các bộ dữ liệu có xu hướng, và cũng không nên làm mất xu hướng của tốc độ gió. Các tham số cho thấy mức độ xu hướng của tốc độ gió cần được báo cáo.

Các phương pháp phát hiện xu hướng nên sử dụng lọc thông cao để phát hiện ảnh hưởng của sự thay đổi tốc độ gió tần số thấp lên cường độ nhiễu động. Phương pháp phát hiện được sử dụng cần được mô tả chi tiết trong báo cáo.

Phụ lục F cung cấp ví dụ về các phương pháp phát hiện xu hướng khác nhau và các tham số có thể tính toán để chỉ ra nếu các tập dữ liệu chứa xu hướng tốc độ gió.

Các hiệu ứng tương tự cũng có thể xuất hiện đối với các đại lượng khí tượng khác như trượt gió và thay đổi hướng gió. Các dữ liệu không thể tái tạo trong mô phỏng, như hoạt động xoay tuabin, cần được xem xét. Nhà sản xuất phải đưa tất cả các hiệu ứng này vào để đảm bảo sự tương quan thích hợp xác giữa dữ liệu đo và dữ liệu mô phỏng trong quá trình xác nhận mô hình.

10.5 Thống kê

Đối với mỗi tệp dữ liệu 10 min, các thống kê 10 min (trung bình, giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất và độ lệch chuẩn) phải được tính toán cho tất cả các tín hiệu.

Đối với các tín hiệu đo góc có sự chuyển tiếp qua 360° - 0° (vị trí hướng xoay tuabin vỏ tuabin, vị trí phương vị của hub, hướng gió), hướng của vectơ đơn vị trung bình nên được sử dụng để tính giá trị trung bình của tín hiệu, và cần đặc biệt chú ý để đảm bảo không có điểm dữ liệu nào được lấy mẫu trong quá trình chuyển tiếp từ 360° sang 0°.

10.6 Đếm dòng mưa

Để xác định tải trọng phá hủy tương đương (DEL) và phổ dòng mưa tích lũy, chuỗi thời gian của đại lượng tải phải được đếm theo phương pháp dòng mưa. Theo tiêu chuẩn này, chỉ các phạm vi cần được sử dụng và các giá trị trung bình sẽ bị loại bỏ trong xử lý tiếp theo.

Phương pháp được sử dụng cần được báo cáo rõ ràng cùng với các tham số bao gồm:

• tham chiếu đến phương pháp đếm chu kỳ dòng mưa được áp dụng,

• số lượng dải bin sử dụng,

• sử dụng và giá trị của ngưỡng phạm vi tối thiểu.

Số lượng phân chia phạm vi tải cần ít nhất là 100 để đạt được độ phân giải đầy đủ. Các nửa chu kỳ còn lại sẽ được đếm là 0,5.

10.7 Phổ dòng mưa tích lũy

Việc đếm số chu kỳ dòng mưa của các bản ghi 10 min riêng lẻ cần được tập hợp để tạo thành một phổ dòng mưa tích lũy duy nhất cho sản xuất điện cho mỗi đại lượng tải. Phổ dòng mưa tích lũy được xác định bằng cách cộng tất cả số chu kỳ dòng mưa của từng tập tin trong ma trận thu thập dữ liệu sản xuất điện. Phổ này không nhằm ước tính tuổi thọ mỏi của tuabin, do đó không áp dụng trọng số tốc độ gió hay nhiễu động, cũng như không sử dụng tuổi thọ thiết kế của tuabin.

10.8 Tải trọng phá hủy tương đương

Tải tương đương là phạm vi dòng mưa trung bình có trọng số, với độ dốc đường cong S-N, m, của vật liệu liên quan là số mũ trọng số. Tính chất mỏi của vật liệu được giả định là được mô tả bằng công thức log-log như sau:

trong đó:

N là số chu kỳ đến khi hỏng tại mức tải S;

C và m là các đặc tính của vật liệu.

Độ dốc đường cong S-N, m, cần đại diện cho các vật liệu liên quan, ví dụ, giá trị 3 hoặc 5 cho thép hàn, 6 hoặc 8 cho gang cầu, và 10 hoặc 12 cho nhựa gia cố bằng sợi thủy tinh. Tải tương đương mỏi 1 Hz cho chuỗi thời gian 10 min được định nghĩa bằng công thức sau:

trong đó:

R _eq là tải tương đương mỏi 1 Hz cho 10 min;

R _i là tải của phân loại phạm vi thứ i trong phổ tải mỏi;

n _in là số chu kỳ trong phân loại phạm vi thứ I của phổ tải mỏi;

m là độ dốc đường cong S-N cho vật liệu liên quan.

10.9 Phân bin tốc độ gió

Dữ liệu thống kê có thể được xử lý thêm thông qua việc sử dụng "phương pháp bin", với các độ lệch cách nhau 1,0 m/s. Sau đó, các giá trị trung bình của tốc độ gió và các tham số liên quan trong mỗi phân bin tốc độ gió được tính theo công thức:

trong đó:

v _i là tốc độ gió trung bình trong bin tốc độ gió thứ i

v _i,j là tốc độ gió trung bình trong 10 min của tập dữ liệu i trong bin tốc độ gió thứ i;

x _i là giá trị trung bình của biến liên quan trong bin tốc độ gió thứ i;

x _i,j là giá trị trung bình trong 10 min của biến liên quan trong tập dữ liệu i trong bin tốc độ gió thứ i;

N _i là số lượng tập dữ liệu 10 min trong bin tốc độ gió thứ i.

Độ lệch chuẩn của các giá trị trung bình được tính bằng công thức:

trong đó:

σ _xi là độ lệch chuẩn của các giá trị trung bình trong bin tốc độ gió thứ i.

Giá trị nhỏ nhất của tất cả các giá trị tối thiểu trong bin tốc độ gió được tính bằng cách chọn giá trị nhỏ nhất của tất cả các giá trị nhỏ nhất 10 min trong các tập dữ liệu.

Tương tự, giá trị lớn nhất của các giá trị tối đã được tính bằng cách chọn giá trị lớn nhất của tất cả các giá trị tối đa 10 min trong các tập dữ liệu.

10.10 Mật độ phổ công suất (PSD)

Các phép tính mật độ phổ công suất (PSD) cần được thực hiện trên các đại lượng tải được liệt kê trong Bảng 9 cho các trường hợp đo tải động. Kết quả phân tích cần phải bao gồm các thông tin sau:

• tham chiếu đến thuật toán PSD được sử dụng;

• độ phân giải tần số;

• số lượng dòng trong phổ;

• loại khung;

• chiều dài của khung được áp dụng;

• lấy trung bình và/hoặc mức độ chồng chéo.

11 Ước lượng độ không đảm bảo

Độ không đảm bảo cho tất cả các đại lượng được báo cáo phải được đánh giá và ghi vào báo cáo. Việc đánh giá độ không đảm bảo gồm xem xét tất cả các nguồn gây sai số có thể xuất hiện trong kết quả đo.

Tùy vào tín hiệu được xem xét, độ không đảm bảo có thể phát sinh từ cảm biến, ảnh hưởng của việc lắp đặt, hiệu chuẩn, ổn định tín hiệu, hệ thống thu thập dữ liệu hoặc các nguồn khác.

Cần chú ý đến các kênh tính toán khi chúng kết hợp nhiều tín hiệu. Tất cả các tín hiệu liên quan phải được tính đến và độ không đảm bảo tổng hợp cần được xem xét.

Phụ lục B cung cấp hướng dẫn chi tiết và ví dụ minh họa về cách ước lượng độ không đảm bảo.

Độ không đảm bảo của các đại lượng khí tượng và năng lượng điện cần được đánh giá theo TCVN 10687-12-1 (IEC 61400-12-1).

12 Báo cáo

Kết quả của thử nghiệm tải cơ học phải được ghi trong báo cáo bao gồm những nội dung sau:

1) Phần giới thiệu, gồm:

a) mục đích thử nghiệm;

b) thời gian thử nghiệm.

2) Nhận dạng và mô tả cấu hình tuabin gió cụ thể cần thử nghiệm, bao gồm:

a) nhà sản xuất, loại, số sê-ri, năm sản xuất của tuabin;

b) đường kính cánh;

c) tốc độ quay hoặc phạm vi tốc độ quay của cánh;

d) thông tin về cánh: nhà sản xuất, loại, số sê-ri, số lượng cánh, độ nghiêng cố định hoặc biến thiên, các góc nghiêng, có bộ tạo dòng xoáy, dải stall, răng cưa cạnh sau, v.v.;

e) độ cao hub và loại tháp;

f) mô tả hệ thống điều khiển (thiết bị và phiên bản phần mềm);

g) ảnh chụp tuabin thử nghiệm;

h) bất kỳ thay đổi nào đã thực hiện trên tuabin trong thời gian thử nghiệm được phân loại theo 6.5.

3) Mô tả vị trí thử nghiệm, bao gồm:

a) ảnh chụp của tất cả các khu vực đo, chụp từ tuabin gió tại độ cao trục quay;

b) vị trí địa lý với thông tin đủ chi tiết để người đọc có thể xác định vị trí của tuabin thử nghiệm;

c) bản đồ địa điểm thử nghiệm hiển thị khu vực xung quanh với bán kính ít nhất gấp 20 lần đường kính cánh tuabin gió, chỉ ra địa hình, vị trí của tuabin, cột đo khí tượng, các chướng ngại vật đáng kể, các tuabin gió khác và khu vực đo;

d) nếu khu vực đo được mở rộng ngoài phương pháp trong TCVN 10687-12-1 (IEC 61400-12-1) theo phần 6.2, cung cấp bằng chứng cho thấy rằng tốc độ gió và TI đo tại cột khí tượng đại diện cho các giá trị mà tuabin gió trải qua;

e) nếu đã thực hiện hiệu chuẩn vị trí, cung cấp kết quả hiệu chuẩn, bao gồm giới hạn của khu vực đo cuối cùng và lý do cho bất kỳ thay đổi nào từ kết quả đánh giá địa điểm.

4) Danh sách các kênh đo.

5) Hệ tọa độ được sử dụng trong thử nghiệm.

6) Thiết bị đo, bao gồm:

a) mô tả hệ thống thu thập dữ liệu (tốc độ lấy mẫu, bộ lọc, đồng bộ hóa nếu có);

b) đối với mỗi kênh đo:

i) thông tin chi tiết về thiết bị đo (hãng sản xuất, kiểu mẫu, số sê-ri);

ii) thông tin chi tiết về ổn định tín hiệu;

iii) vị trí thực tế và hướng lắp đặt của thiết bị, thông tin chi tiết về việc lắp đặt;

iv) hệ số độ dốc, độ lệch, phương pháp tính toán và dẫn xuất;

v) dữ liệu hiệu chuẩn (dữ liệu đo thực tế hoặc trang bìa phiếu hiệu chuẩn, kiểm tra đầu cuối); đối với các kênh tải, bao gồm cả các đầu vào sử dụng cho hiệu chuẩn và nguồn của chúng (ví dụ: nhà sản xuất hoặc được đo);

vi) bất kỳ thay đổi nào đối với thiết bị hoặc quá trình hiệu chuẩn trong thời gian thử nghiệm được nêu trong báo cáo.

7) Kiểm tra việc kiểm tra xác nhận dữ liệu theo yêu cầu của 9.1.

8) Tiêu chí loại bỏ dữ liệu (khu vực đo, tín hiệu trạng thái của tuabin) và tiêu chí phân loại dữ liệu (các tiêu chí để đưa dữ liệu vào các ma trận thu thập khác nhau).

9) Phương pháp xử lý sau đo, bao gồm:

a) lọc trong quá trình xử lý sau đo;

b) loại bỏ đỉnh nhọn;

c) mô tả các kênh đã tính toán (ví dụ: trục trước-sau của tháp từ độ uốn của tháp và vị trí hướng xoay tuabin);

d) phương pháp đếm chu kỳ dòng mưa;

e) phương pháp phát hiện xu hướng tốc độ gió;

f) các xử lý bổ sung đối với dữ liệu.

10) Kết quả. Trong báo cáo thử nghiệm, tối thiểu cần bao gồm các kết quả sau (ngoại trừ những nội dung được ghi nhãn là tùy chọn):

a) đối với giai đoạn thử nghiệm:

i) đồ thị các điều kiện khí tượng theo thời gian (giá trị trung bình 10 min):

- tốc độ gió (ví dụ trong Hình C.1);

- hướng gió;

- TI;

- khối lượng riêng của không khí;

- độ trượt gió.

ii) TI là hàm của tốc độ gió (theo số liệu đo, ví dụ trong Hình C.2);

iii) TI đã hiệu chỉnh và theo số liệu đo dưới dạng hàm số của tốc độ gió (tỷ lệ, chênh lệch hoặc cả hai; ví dụ trong Hình C.3);

iv) đồ thị tán xạ của điều kiện khí tượng theo hướng gió (giá trị trung bình 10 min):

- tốc độ gió;

- TI;

- độ trượt gió.

b) đối với quá trình sản xuất điện bình thường:

i) ma trận thu thập dữ liệu theo 6.3.5 (ví dụ trong Hình C.4);

li) chuỗi thời gian dài 60 s của các đại lượng khí tượng (tín hiệu bắt buộc trong Bảng 11), các đại lượng vận hành của tuabin (tín hiệu bắt buộc trong Bảng 12) và bảy tải trọng chính được xác định trong Bảng 9 ở chế độ tải trọng từng phần, gần v _r và lớn hơn v _r (ví dụ xem Hình C.5 và Hình C.6);

iii) đồ thị tán xạ (các giá trị cực đại, cực tiểu, trung bình, độ lệch chuẩn và DEL (chỉ các tải trọng) là hàm của tốc độ gió trung bình tại độ cao hub) của các điều kiện khí tượng (tín hiệu bắt buộc trong Bảng 11), dữ liệu vận hành của tuabin (tín hiệu bắt buộc trong Bảng 12) và các tải trọng cơ bản (Bảng 9), với các giá trị phân bin trên đỉnh của đồ thị tán xạ (ví dụ cho trên Hình C.7);

iv) phổ tần số chỉ ra các giá trị tần số của các đỉnh được tìm thấy trong phổ (xem phần 10.10 và Hình C.8), với sự chỉ rõ tốc độ quay hoặc tốc độ quay của một cánh (1P);

v) phổ tích lũy theo chu kỳ dòng mưa cho các tải trọng cơ bản trong Bảng 9 (ví dụ trong Hình C.9);

vi) bảng với giá trị trung bình của các giá trị trung bình, giá trị tối đa của cực đại 10 min, giá trị tối thiểu của cực tiểu 10 min và tải trọng tương đương hư hỏng (DEL) trung bình theo tốc độ gió đã được bin trong các khoảng 1 m/s cho tất cả các tín hiệu khí tượng (tín hiệu bắt buộc trong Bảng 11), tất cả các chỉ số vận hành của tuabin (tín hiệu bắt buộc trong Bảng 12) và tất cả các tải trọng cơ bản (Bảng 9) (tùy chọn) (ví dụ cho trong Bảng C.1);

vii) đồ thị của C _t và C _p được phân bin là hàm của tốc độ gió (tùy chọn);

viii) các hạng mục nêu trên cho bất kỳ tín hiệu bắt buộc nào khác trong Bảng 10.

c) đối với các sự kiện quá độ:

i) ma trận thu thập dữ liệu, bao gồm tham chiếu đến bộ nhận dạng tệp chứa sự kiện (ví dụ trong Bảng C.2);

ii) đối với một trong mỗi loại sự kiện: chuỗi thời gian của các đại lượng khí tượng, vận hành tuabin bắt buộc và các tải trọng cơ bản được xác định trong các Bảng 9, 11 và 12 (ví dụ trong Hình C.10 và C.11);

iii) bảng thống kê của từng kênh trong thời gian quá độ (được khuyến nghị) (ví dụ cho trong Bảng C.3).

d) điều kiện dừng:

i) ma trận thu thập dữ liệu liên kết với tên tệp;

ii) chuỗi thời gian (600 s thay vì 60 s) một ví dụ đối với từng độ lệch hướng xoay mục tiêu.

e) các trường hợp đo tải trọng động:

i) phổ tần số cho từng DLC đối với các đại lượng tải trọng mục tiêu.

f) đối với các tuabin có công suất danh định lớn hơn 1 500 kW và đường kính cánh lớn hơn 75 m, yêu cầu báo cáo đối với các đại lượng tải trọng bắt buộc bổ sung là giống như các đại lượng được xác định trên đối với các tín hiệu trong Bảng 9.

11) Đánh giá độ không đảm bảo theo yêu cầu của Điều 11:

a) đối với đại lượng đo được:

i) bảng các giá trị của các nguồn độ không đảm bảo được sử dụng để ước lượng độ không đảm bảo chuẩn tổng của đại lượng đo được (ví dụ trong Bảng B.1 của Phụ lục B);

ii) tuyên bố về độ không đảm bảo chuẩn tổng của đại lượng đo được (theo phần trăm và giá trị tuyệt đối).

b) đối với các kết quả đã được phân loại theo bin:

i) bảng có độ không đảm bảo chuẩn tổng cho giá trị trung bình bin của đại lượng đo được theo hàm của tốc độ gió trung bình bin;

ii) bảng có độ không đảm bảo chuẩn tổng cho giá trị trung bình bin của DEL của đại lượng đo được là hàm của tốc độ gió trung bình bin;

c) đối với tải trọng tương đương phá hủy (DEL) và phổ chu kỳ dòng mưa tích lũy:

i) tuyên bố về độ không đảm bảo chuẩn tổng của DEL trong 10 min đối với đại lượng đo được (chỉ tính phần trăm);

ii) độ không đảm bảo của phổ chu kỳ dòng mưa tích lũy (phần trăm trên các khoảng).

12) Các sai lệch so với tiêu chuẩn.

13) Tham khảo tài liệu.

Nên cung cấp thông tin từ các điểm 4) đến 6) trong suốt quá trình đo dưới dạng báo cáo về thiết bị và hiệu chuẩn.

 

Phụ lục A

(tham kh A)

Ví dụ về hệ toạ độ

A.1 Quy định chung

Tất cả các hệ tọa độ được sử dụng trong tiêu chuẩn này là hệ tọa độ Đề-các tay phải.

A.2 Hệ tọa độ cánh

Hệ tọa độ cánh là một hệ tọa độ gắn cố định vào cánh. Gốc của hệ tọa độ này thông thường được đặt tại tâm của mặt bích tại gốc cánh (xem Hình A.1).

Trục z _b : Song song với trục pitch (trục dọc của cánh), hướng về phía đầu cánh.

Trục y _b : Song song với đường tham chiếu với góc pitch (góc xoay của cánh quanh trục pitch) bằng “không” tại gốc cánh, do nhà sản xuất cánh cung cấp và hướng về phía mép sau. Nếu đường này không tồn tại, thì trục y _b song song với đường dây cung tại 70 % hướng dọc cánh, hướng về mép sau.

Trục x _b : Được xác định sao cho hệ x _b y _b z _b là hệ trục theo quy tắc bàn tay phải.

Hình A.1 - Hệ tọa độ cánh

A.3 Hệ tọa độ của hub

Để chuyển đổi hệ tọa độ cánh sang hệ tọa độ hub, cần phải tính đến các góc chóp, góc pitch và khoảng cách giữa mặt bích cánh và tâm rôto. Nên chọn một cánh làm cánh tham chiếu.

Hệ tọa độ hub quay cùng với trục chính. Gốc tọa độ được đặt trên trục chính, nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục chính và chứa gốc tọa độ của cánh tham chiếu (xem Hình A.2).

Trục x _h : Song song với trục chính và có chiều dương theo hướng xuôi gió.

Trục z _h : Song song với mặt phẳng đĩa rôto thông qua gốc tọa độ của cánh tham chiếu.

Trục y _h : Được xác định sao cho hệ x _b y _b z _b là hệ trục theo quy tắc bàn tay phải.

Hình A.2 - Hệ tọa độ hub

A.4 Hệ tọa độ vỏ tuabin

Khi chuyển đổi từ trục tọa độ bub sang hệ tọa độ vỏ tuabin, phải tính đến góc phương vị của rôto, góc nghiêng và vị trí tương đối của gốc hub và gốc vỏ tuabin.

Hệ tọa độ vỏ tuabin có gốc tọa độ tại trục xoay tuabin (yaw), ở điểm gần nhất với đường tâm của trục chính (xem Hình A.3).

Trục x _n : Song song với hình chiếu ngang của trục rôto.

Trục y _n : Nằm ngang, được xác định sao cho hệ x _b y _b z _b là hệ trục theo quy tắc bàn tay phải.

Trục z _n : Thẳng đứng, hướng lên trên.

Hệ tọa độ vỏ tuabin xoay theo vỏ tuabin.

Hình A.3 - Hệ tọa độ vỏ tuabin

A.5 Hệ tọa độ tháp

Để chuyển đổi từ hệ tọa độ vỏ tuabin sang hệ tọa độ tháp, phải tỉnh đến góc xoay (yaw), độ nghiêng, độ lệch trục và khoảng cách từ gốc tọa độ vỏ tuabin đến chân tháp.

Hệ tọa độ tháp được xác định với gốc tọa độ đặt tại tâm của chân tháp (xem Hình A.4).

Trục z _t : Đồng trục với trục tháp.

Trục x _t : Được xác định sao cho thuận tiện (tức là theo vị trí và hình dạng của mặt cắt ngang của tháp).

Trục y _t : Được xác định sao cho hệ x _b y _b z _b là hệ trục theo quy tắc bàn tay phải.

Hình A.4 - Hệ tọa độ tháp

A.6 Độ lệch hướng xoay

Độ lệch hướng xoay được xác định là góc giữa hình chiếu bằng của đường tâm trục chính và véctơ tốc độ gió. Góc này được tính bằng cách lấy vị trí hướng xoay tuabin trừ đi hướng của gió.

Trong Hình A.5, độ lệch hướng xoay được biểu diễn với giá trị dương.

Hình A.5 - Độ lệch hướng xoay

A.7 Góc chóp và góc nghiêng

Hình A.6 minh họa góc hình nón và góc nghiêng của hệ thống.

 

Hình A.6 - Góc chóp và góc nghiêng

A.8 Góc phương vị của rôto

Góc phương vị của rôto có thể thay đổi từ 0° đến 360°. Góc 0° được xác định khi cánh tham chiếu đang chỉ thẳng lên trên.

A.9 Góc pitch của cánh

Góc pitch của cánh là góc xoay tương đối của trục y _b theo hệ tọa độ hub. Góc này được xác định là dương khi xoay về phía feather (phía giảm lực khí động) và âm khi xoay về phía stall (phía làm nghẽn luồng khí). Thông thường, góc pitch trong quá trình phát điện xấp xỉ bằng 0° và trong điều kiện dừng xấp xỉ bằng 90°.

 

Phụ lục B

(tham kh B)

Quy trình đánh giá độ không đảm bảo trong các phép đo tải trọng trên tuabin gió

B.1 Danh sách ký hiệu

B.2 Quy trình chung

B.2.1 Độ không đảm bảo chuẩn

Độ không đảm bảo trong các phép đo tải trọng của tuabin gió được xác định theo TCVN 9595-3 (ISO/IEC Guide 98-3). Trong hướng dẫn này, độ không đảm bảo của một đại lượng đo được gọi là độ không đảm bảo chuẩn của đại lượng đó. Người ta giả định rằng đại lượng đo được đặc trưng bởi phân bố xác suất chuẩn (phân bố Gaussian) với giá trị đo được là giá trị trung bình và độ không đảm bảo chuẩn là độ lệch chuẩn. Hướng dẫn của ISO phân biệt giữa các độ không đảm bảo Loại A và Loại B.

Mỗi phép đo đều có một độ không đảm bảo liên quan. Độ không đảm bảo này có thể được mô tả là độ không đảm bảo Loại A, độ không đảm bảo Loại B, hoặc có thể là sự kết hợp của cả hai. Sự phân biệt loại liên quan đến cách xác định giá trị độ không đảm bảo. Độ không đảm bảo Loại A yêu cầu một lượng dữ liệu tĩnh độc lập đáng kể; khi dữ liệu như vậy không có sẵn, độ không đảm bảo sẽ được xác định thông qua các phương pháp phi thống kê như mô tả của độ không đảm bảo Loại B.

Độ không đảm bảo Loại A (si) có thể được xác định thông qua phân tích thống kê của chuỗi các phép đo lặp lại. Nếu một đại lượng tĩnh, xi, được đo n lần, độ không đảm bảo chuẩn Loại A có thể được tính toán bằng Công thức (B.1). Vì chúng ta đang tính toán độ không đảm bảo của bất kỳ một phép đo nào, ta nên giả định n = 1.

Độ không đảm bảo Loại B (ui) không được xác định thông qua các phương pháp thống kê, mà dựa vào dữ liệu hiệu chuẩn hoặc đánh giá kỹ thuật. Để xác định độ không đảm bảo Loại B, có thể sử dụng nhiều tài liệu tham khảo như đại lượng kỹ thuật từ nhà sản xuất, báo cáo hiệu chuẩn, các phân tích lý thuyết, hoặc kinh nghiệm thực tiễn với vật liệu hoặc thiết bị.

• Nếu nhà sản xuất thiết bị hoặc các nguồn đáng tin cậy khác đưa ra khoảng độ không đảm bảo kèm theo mức độ tin cậy, có thể giả định phân bố chuẩn để tính toán độ lệch chuẩn tương ứng.

• Trong trường hợp nguồn cung cấp một sai số lớn nhất, a, có thể giả định phân bố xác suất hình chữ nhật với độ rộng là 2a và xác định độ không đảm bảo chuẩn theo Công thức (B.2).

Ví dụ về độ không đảm bảo Loại B được đo là độ không đảm bảo hiệu chuẩn từ phiếu hiệu chuẩn của thiết bị đo tốc độ gió.

Vì không thể đo trực tiếp độ không đảm bảo Loại B bằng các phương pháp thực tiễn, chúng phải được ước tính. Ví dụ, độ không đảm bảo về phân bố khối lượng cánh thường là một độ không đảm bảo Loại B ước tính, do nó thường dựa trên các tham số thiết kế thay vì các phép đo thực tế.

B.2.2 Tổng hợp các độ không đảm bảo chuẩn theo phân tích

Khi các độ không đảm bảo Loại A và Loại B được xác định, độ không đảm bảo tổng hợp được xác định như trong công thức (B.3), trong đó 5C là độ không đảm bảo Loại A tổng hợp theo phân tích hoặc số, và u _c là độ không đảm bảo Loại B tổng hợp theo cùng cách. Cần lưu ý rằng trong một số tình huống, độ không đảm bảo u có thể được giải thích đầy đủ chỉ bằng các độ không đảm bảo Loại A hoặc chỉ bằng Loại B (tức là, s _c hoặc u _c có thể bằng 0).

Việc tổng hợp các độ không đảm bảo chuẩn theo phân tích được thực hiện khi tất cả các phân phối xác suất của các tham gia đều là phân phối chuẩn Gaussian và hàm toán học mô tả mối quan hệ giữa biến quan tâm, y, và các biến phụ thuộc, x ₁ , x ₂ , .. x _n , đã được biết. Việc tổng hợp này được tính toán dựa trên định luật lan truyền độ không đảm bảo, như thể hiện trong công thức (B.4).

y = f(x ₁ ,x ₂ ,....x _n )

r(x _i , x _j ) = hệ số tương quan giữa các biến x _i và x _j .

Hệ số tương quan giữa hai thông số cho biết mức độ phụ thuộc lẫn nhau của các độ không đảm bảo của chúng. Giá trị của hệ số tương quan nằm trong khoảng từ -1 (phụ thuộc âm hoàn toàn, ví dụ như sự xấp xỉ độ không đảm bảo của hệ số góc và độ dịch từ một đường thẳng) đến +1. Khi các tham số đầu vào không có sự phụ thuộc lẫn nhau, hệ số tương quan bằng 0. Trong nhiều trường hợp, hệ số tương quan có thể được coi như xấp xỉ bằng 0 hoặc +1, giúp đơn giản hóa Công thức (B.4) thành (B.5) hoặc (B.6).

hoặc

Các công thức từ (B.4) đến (B.6) có thể áp dụng cho cả các độ không đảm bảo Loại A và Loại B.

B.2.3 Độ không đảm bảo tổng

B.2.3.1 Độ không đảm bảo hiệu chuẩn

Mọi đại lượng vật lý được xác định bằng cách áp dụng một hàm truyền đã được biết đến với các tín hiệu thô đã đo dưới dạng số. Thông thường, hàm truyền được xác định bằng hệ số góc và độ lệch, nhưng trong một số trường hợp, có thể bao gồm các hàm bậc cao hơn.

Các hệ số của hàm truyền này được xác định thông qua các phương pháp hiệu chuẩn như:

• hiệu chuẩn toàn bộ hệ thống

- hiệu chuẩn tín hiệu vị trí vỏ tuabin bằng cách xoay vỏ tuabin về hướng các điểm mốc đã xác định

- hiệu chuẩn mômen uốn cánh rôto bằng tải trọng tĩnh

• hiệu chuẩn phân tích

- hiệu chuẩn shunt cho tín hiệu của cảm biến biến dạng

• tờ hiệu chuẩn

- thiết bị đo gió được hiệu chuẩn theo TCVN 10687-12-1 (IEC 61400-12-1)

- bộ biến đổi dòng điện và công suất

Mỗi phương pháp hiệu chuẩn đều bao gồm sự đóng góp khác nhau từ độ không đảm bảo Loại A và Loại B, cần được xem xét kỹ lưỡng.

B.2.3.2 Độ không đảm bảo của tín hiệu

Lý tưởng nhất, độ không đảm bảo của các đại lượng đánh giá sẽ chỉ bị chi phối bởi độ không đảm bảo từ quá trình hiệu chuẩn. Tuy nhiên, trong thực tế, còn có các yếu tố khác ảnh hưởng đến các đại lượng đã đo.

Các nguồn gây ra độ không đảm bảo của tín hiệu bổ sung có thể là những yếu tố nhỏ (nhiễu lượng tử), nhưng các yếu tố khác như:

• nhiễu bổ sung (nhiễu từ môi trường điện từ)

• ảnh hưởng của nhiệt độ (hiệu ứng trôi)

có thể góp phần tạo ra độ không đảm bảo đáng kể cho các đại lượng đã đo.

Một cách khả thi để định lượng độ không đảm bảo của tín hiệu là thực hiện phân tích thống kê tín hiệu ở các mức ổn định đã biết. Khi đó, độ không đảm bảo của tín hiệu sẽ được xem là độ không đảm bảo Loại A.

CHÚ THÍCH: Trong trường hợp hiệu chuẩn toàn bộ hệ thống đo (chẳng hạn như hiệu chuẩn từ đầu đến cuối), độ không đảm bảo này có thể đã được tính là một thành phần của độ không đảm bảo hiệu chuẩn.

Nếu phương pháp thống kê không khả dụng, các yếu tố đóng góp độ không đảm bảo bổ sung cần được ước lượng như là các độ không đảm bảo Loại B.

B.2.3.3 Độ không đảm bảo tổng

Tổng độ không đảm bảo chuẩn đối với một đại lượng chưa được kết hợp có thể được xác định bằng công thức (B.7).

B.3 Độ không đảm bảo của các giá trị trung bình bin

B.3.1 Quy định chung

Các giá trị trung bình của một đại lượng hoặc của DEL có thể được thể hiện là hàm của một đại lượng khác thông qua việc tính giá trị trung bình 10 min và bằng cánh lập bin hai đại lượng.

Độ không đảm bảo trong các đường cong phân theo bin bao gồm sự không đảm bảo ở mỗi giá trị trung bình của bin. Độ không đảm bảo này được gây ra bởi sự không đảm bảo trong hiệu chuẩn và tín hiệu, độ không đảm bảo do sự phân tán, và độ không đảm bảo của đại lượng trên trục X.

B.3.2 Độ không đảm bảo của hiệu chuẩn và tín hiệu

Đối với mỗi giá trị trung bình 10 min, độ không đảm bảo do quá trình hiệu chuẩn và đo tín hiệu được xác định tương tự như phương pháp trong B.2.2, nhưng dựa trên giá trị trung bình 10 min của S _10min thay vì từng nhãn thời gian.

B.3.3 Độ không đảm bảo của sự phân tán theo bin

Độ không đảm bảo trong bin liên quan, được cho bởi sự phân tán của các giá trị trung bình 10 min được giả định là không tương quan. Do đó, độ không đảm bảo trong giá trị trung bình bin được tính toán từ độ lệch chuẩn của các giá trị trung bình 10 min trong từng bin, cùng với số lần xuất hiện (N) trong từng bin theo công thức (B.8).

trong đó, N là số lần xuất hiện trong bin được xem xét.

B.3.4 Độ không đảm bảo của đại lượng trên trục X

Độ không đảm bảo của đại lượng trên trục x trong mỗi nhóm (u _x,i ) được xác định bằng cách tính toán độ không đảm bảo của đại lượng đó, như mô tả trong B.2.3. Độ không đảm bảo này sau đó được chuyển thành độ không đảm bảo trong giá trị trung bình bin (u _x ) bằng cách sử dụng hệ số góc của đoạn trước đó trong đường cong theo nhóm:

trong đó chỉ số i đại diện cho nhóm được xem xét, bắt đầu từ nhóm thứ hai (i = 2).

Giá trị của u _x,1 được quy định bằng với u _x,2

B.3.5 Độ không đảm bảo của các giá trị trung bình bin

Đinkhông đómđbảo thông ưg đómđbảo của bin cho to mômen umen ưg đómđbảo ceo bin bằng cách sử dụng công thức:

B.4 Độ không đảm bảo chuẩn của DEL và phổ tải trọng

Phổ tải trọng là kết quả của thuật toán đếm dòng mưa, để đếm các quá độ trong tín hiệu.

Do đó, độ không đảm bảo của DEL và phổ tải trọng có thể được giả định là ở trong cùng một phạm vi như độ không đảm bảo của đại lượng đo được.

B.5 Ví dụ về đánh giá độ không đảm bảo

B.5.1 Ví dụ về hiệu chuẩn điện trở shunt theo phân tích cho mômen xoắn của tháp

B.5.1.1 Các thành phần độ không đảm bảo

Trong Bảm bảoắnđộ n điện trở shunt g một phạm ưa, hứ hai (g cong rong giá trị trung bình bin (áp trongng như là các độ không đảm bảo Loại B.ừ m

Bảng B.1 - Các thành phần độ không đảm bảo

B.5.1.2 Độ không đảm bảo hiệu chuẩn của việc hiệu chuẩn phân tích

Trong hiệu chuẩn phân tích, chỉ có thể đánh giá độ dốc. Phần bù của tín hiệu phải được đánh giá bằng các thử nghiệm khác, ví dụ như một số lần quay đầy đủ của vỏ tuabin.

Mômen có thể được suy ra từ sự biến dạng nói chung sử dụng công thức (B.11).

Độ biến dạng có thể được biểu diễn bằng kích thích của cầu đo, độ nhạy của các cảm biến đo biến dạng và cấu hình của cầu đo.

Trong ví dụ này, hai cảm biến đo biến dạng hoa thị hình V được chọn làm cấu hình của cầu đo, do đó hệ số của cầu đo là B = 4.

Khi kết hợp các công thức đã đề cập, sự phụ thuộc của mômen vào kích thích cầu đo có thể được mô tả bằng công thức (B.13).

Tín hiệu đo dưới dạng mômen được tính từ tín hiệu điện áp đo bởi:

Để xem xét các độ không đảm bảo về định hướng của cảm biến đo biến dạng, một hệ số bổ sung sẽ được đưa vào để thể hiện khả năng mất độ nhạy.

Dưới đây là đạo hàm riêng liên quan các thành phần độ không đảm bảo.

Môđun trượt được tính từ môđun đàn hồi và hệ số Poisson bằng công thức (B.17).

Đạo hàm riêng liên quan đến môđun trượt được thể hiện như trong công thức (B.18).

Tương tự, đạo hàm riêng đối với hệ số Poisson cũng được mô tả trong công thức tương ứng.

Hệ số độ nhạy liên quan đến môđun tiết diện xoắn sẽ được tính theo cách như sau:

Môđun tiết diện xoắn của tháp có thể được tính từ đường kính trong và ngoài bằng công thức (B.21).

Đường kính trong, ngoài và độ dày thành có mối quan hệ phụ thuộc lẫn nhau. Trong phạm vi nhỏ của độ không đảm bảo, các hệ số độ nhạy liên quan đến đường kính trong và độ dày thành có thể được xem là tuyến tính. Việc này dẫn đến công thức (B.22) và công thức (B.23).

Đạo hàm riêng liên quan đến hệ số k là:

Điện trở của cảm biến biến dạng và điện trở shunt được giả định là tuyến tính trong phạm vi không đảm bảo, với điện trở cảm biến biến dạng có độ không đảm bảo là 1 % và điện trở shunt có độ không đảm bảo nhỏ hơn, khoảng 0,1 %.

Đạo hàm riêng liên quan đến hệ số độ nhạy của cầu đo biến dạng gây ra bởi độ lệch của cảm biến đo biến dạng được cho trong công thức (B.27).

Độ không đảm bảo của tín hiệu được ước tính bằng tổng hợp các độ không đảm bảo của bộ khuếch đại cầu đo, độ không đảm bảo của thiết bị đo và nhiễu lượng tử.

Sự đóng góp của độ không đảm bảo trong hệ số khuếch đại của tín hiệu đo được đánh giá dựa trên giá trị đo thực tế.

Độ không đảm bảo tổng hợp sẽ được tính theo công thức (B.30).

Đối với độ không đảm bảo của phần bù của thiết bị đo, cần tính đến tổng hợp giữa độ không đảm bảo của phần bù có phân phối hình chữ nhật và nhiễu lượng tử.

Độ không đảm bảo phần bù của các giá trị đo sẽ được ước tính có xem xét độ không đảm bảo phần bù của thiết bị đo, giá trị hiệu chuẩn độ dốc và giá trị trên của phạm vi đo. Cần lưu ý rằng độ không đảm bảo phần bù này chỉ thể hiện độ không đảm bảo được cho trong bản thân quá trình số hóa dữ liệu.

Bảng B.2 thể hiện các giá trị giả định và độ không đảm bảo tương ứng.

Bảng B.2 - Giá trị giả định và độ không đảm bảo để tính toán

Hình B.1 - Giải thích các ký hiệu được sử dụng

Sử dụng các giá trị của các thành phần độ không đảm bảo được đề cập ở trên và giả sử tín hiệu đo được là 7 V, thu được các phép tính dưới đây.

Với độ dốc 7,46 × 10 ⁶ Nm/V, giá trị độ không đảm bảo hiệu chuẩn được tính trong công thức (B.43) tương ứng với độ không đảm bảo là 5,32 %.

Để tính toán độ không đảm bảo của phần bù của các thiết bị đo, phép tính dưới đây cho ra kết quả về độ không đảm bảo phần bù.

Kết quả của công thức (B.45) cho thấy độ không đảm bảo phần bù từ thiết bị đo là u _offset = 6,09 × 10 ⁴ [Nm], tức là 0,82 % so với độ dốc.

B.6 Xác định và sử dụng ma trận hiệu chuẩn

B.6.1 Xác định ma trận hiệu chuẩn

Mômen uốn theo hướng bản cánh và theo hướng cạnh cánh được đo bằng cầu đo biến dạng theo hướng bản cánh và cầu đo biến dạng theo hướng cạnh cánh. Sự phụ thuộc của hai tín hiệu đo trên mômen uốn theo hướng bản cánh và theo hướng cạnh cánh được xác định thông qua quá trình hiệu chuẩn. Hiệu ứng xuyên âm của mômen uốn theo hướng cạnh trên tín hiệu bản cánh và ngược lại được xác định bằng hiệu chuẩn và được hiệu chỉnh trong quá trình đo tải trọng.

Việc hiệu chuẩn được thực hiện bằng cách áp dụng các mômen uốn đã biết rõ trong hướng bản cánh trước, sau đó là hướng cạnh cánh. Đồng thời, cả hai tín hiệu cầu đều được đo. Sự phụ thuộc của các tín hiệu vào mômen uốn được xác định bằng hồi quy tuyến tính giữa các tín hiệu và mômen. Các giá trị phần bù kết quả từ hồi quy tuyến tính không được sử dụng. Các giá trị của độ dốc tạo thành ma trận hiệu chuẩn:

Trong đó:

là tín hiệu của cầu đo biến dạng theo hướng bản cánh (đơn vị µV/V);

là tín hiệu của cầu đo biến dạng theo hướng cạnh cánh (đơn vị µV/V);

là mômen uốn theo hướng bản cánh (đơn vị Nm);

là mômen uốn theo hướng cạnh cánh (đơn vị Nm);

A _i (i = 1 ... 4) là các hệ số hiệu chuẩn; các hệ số A ₂ và A ₃ do xuyên âm gây ra và bằng không trong trường hợp lý tưởng.

Giá trị của các hệ số hiệu chuẩn và độ không đảm bảo loại A liên quan của chúng (s _Ai ) được xác định thông qua hồi quy tuyến tính của các điểm dữ liệu thu được từ quá trình hiệu chuẩn.

Độ không đảm bảo loại B của các hệ số hiệu chuẩn (u _Ai ) do các độ không đảm bảo loại B trong:

- các tín hiệu đo ( và )

- tải trọng đo được (uF _t và uF _e ),

- khoảng cách đo giữa cảm biến biến dạng và tải trọng tác động (uL _f và uL _e ),

- hướng của lực tác động so với trục cánh (uα _f và uα _e ), và

- hướng của lực tác động so với dây cánh (uθ _f và uθ _e ).

Các độ không đảm bảo này được ước tính bởi người thực hiện thí nghiệm đối với tải trọng hiệu chuẩn cao nhất. Độ không đảm bảo loại B của mỗi hệ số hiệu chuẩn được xác định theo cách sau:

Giả sử không có sự tương quan giữa các độ không đảm bảo loại B, công thức (B.51) sẽ được áp dụng:

và tương tự đối với , và .

Các độ không đảm bảo tổng hợp loại A và loại B của các hệ số được tính bằng công thức sau:

B.6.2 Sử dụng ma trận hiệu chuẩn

e) Hiệu ứng xuyên âm không thể bỏ qua

Ma trận hiệu chuẩn được dùng để chuyển đổi các tín hiệu đo thành tín hiệu tải trọng bằng cách sử dụng nghịch đảo của ma trận hiệu chuẩn trong B.6.1.

Để đơn giản hóa, giả định rằng độ không đảm bảo trong các hệ số A ₁ , A ₂ , A ₃ và A ₄ là không tương quan. Theo giả định này, độ không đảm bảo trong các hệ số D có thể tính toán dựa trên giá trị của A và u _cA thông qua công thức (B.54)

và tương tự áp dụng cho D2, D3 và D4 cùng với các đạo hàm riêng của chúng.

Các độ không đảm bảo trong hệ số D _i được chuyển đổi thành độ không đảm bảo trong tải trọng đo được, do tác động từ độ không đảm bảo hiệu chuẩn (u _{cal, f} và u _{cal, e} ), bằng cách sử dụng công thức (B.56).

Độ không đảm bảo này được coi là hoàn toàn tương quan đối với tất cả các mẫu thời gian trong chuỗi 10 min vì tất cả dữ liệu đo được xử lý từ một lần hiệu chuẩn duy nhất.

f) Hiệu ứng xuyên âm có thể bỏ qua

Khi hiệu ứng xuyên âm có thể bỏ qua, việc áp dụng ma trận hiệu chuẩn sẽ đơn giản hơn rất nhiều. Trong trường hợp này, độ không đảm bảo tương đối trong tải trọng đo được do độ không đảm bảo hiệu chuẩn bằng với độ không đảm bảo tương đối của hệ số hiệu chuẩn.

B.6.3 Chuỗi thời gian

Độ không đảm bảo trong giá trị của từng mẫu thời gian của mômen uốn theo phương ngang và phương dọc được cấu thành từ độ không đảm bảo do kết quả hiệu chuẩn áp dụng (u _cal,f và u _cal,e ) và độ không đảm bảo trong các tín hiệu đo (u _Sf và u _Se ).

a) Độ không đảm bảo hiệu chuẩn

Giá trị của u _cal,f và u _cal,e được xác định trên mỗi mẫu thời gian theo quy trình đã nêu ở B.6.2.

b) Độ không đảm bảo của tín hiệu

Độ không đảm bảo trong các tín hiệu đo có nguồn gốc từ nhiễu tín hiệu (ví dụ, từ nhiễu điện từ) và từ hiện tượng trôi điểm không (ví dụ, do ảnh hưởng của nhiệt độ lên các cảm biến biến dạng), về mặt tổng quát, độ không đảm bảo của tín hiệu có thể biểu diễn dưới dạng u _Sf = a × S _t + b, trong đó S _f là giá trị tín hiệu theo phương ngang, và a, b là các hệ số được tính toán dựa trên kiến thức của người thực nghiệm về hệ thống đo. Quy trình tương tự cũng áp dụng cho u _Se . Độ không đảm bảo đo của từng mẫu thời gian sẽ được chuyển đổi thành độ không đảm bảo của mômen uốn thông qua các công thức tương ứng.

c) Độ không đảm bảo tổng

Độ không đảm bảo tổng, bao gồm độ không đảm bảo từ quá trình hiệu chuẩn và từ tín hiệu, tại mỗi dấu thời gian của các mômen uốn theo phương ngang và phương dọc được đo sẽ được tính thông qua các công thức dưới đây.

 

Phụ lục C

(tham khảo)

Trình bày mẫu về các phép đo và phân tích tải trọng cơ học

C.1 Quy định chung

Trong Phụ lục C, các ví dụ báo cáo về kết quả được cung cấp. Mỗi loại biểu đồ chỉ được cung cấp một ví dụ. Các yêu cầu về báo cáo kết quả được quy định tại Điều 12.

Hình C.1 - Tốc độ gió ở độ cao hub là hàm của thời gian

Hình C.2 - Cường độ nhiễu động ở độ cao hub là hàm của tốc độ gió ở độ cao hub

Hình C.3 - Xu hướng cường độ nhiễu động là hàm của tốc độ gió ở độ cao hub

Hình C.4 - Ma trận thu thập toàn bộ với tất cả các kênh tải trọng đang vận hành

Hình C.5 - Ví dụ tuabin tại 9,1 m/s - Các đại lượng vận hành và khí tượng của tuabin gió

Hình C.6 - Ví dụ tuabin IEC tại 9,1 m/s - Các thành phần tải trọng chính

Hình C.7 - Thống kê 10 min cho mômen uốn theo hướng cạnh cánh tại gốc cánh số 1

Hình C.8 - Mật độ phổ công suất của mômen uốn theo hướng cạnh cánh tại gốc cánh của cánh số 1

Bảng C.1 - Dữ liệu bin cho mômen uốn theo hướng cạnh cánh tại gốc cánh của cánh số 1

Phổ tải mỏi tích lũy đối với mômen uốn theo hướng cạnh cánh tại gốc cánh của cánh số 1 trong thời gian thử nghiệm

Các chu kỳ dòng mưa tích lũy

Hình C.9 - Phổ dòng mưa tích lũy đối với mômen uốn theo hướng cạnh cánh tại gốc cánh của cánh số 1 trong thời gian thử nghiệm

Bảng C.2 - Ma trận thu thập quá độ cho khởi động và dừng bình thường

Bảng C.3 - Mô tả thống kê tóm tắt cho việc dừng tuabin bình thường của ví dụ cho tuabin tại 9,5 m/s

Hình C.10 - Ví dụ tuabin dừng bình thường tại 9,5 m/s - Các đại lượng vận hành và khí tượng của tuabin gió

Hình C.11 - Ví dụ tuabin dừng bình thường tại 9,5 m/s - Các thành phần tải trọng chính

 

Phụ lục D

(tham khảo)

Khuyến nghị cho phép đo ngoài khơi

Các khuyến nghị sau đây được đưa ra khi áp dụng tiêu chuẩn này cho tuabin gió ngoài khơi. Mục tiêu là đảm bảo tuân thủ tối đa các yêu cầu của tiêu chuẩn này. Mọi sai lệch cần được xem xét cẩn thận.

• Tháp khí tượng có thể được bố trí ở vị trí xa hơn so với thử nghiệm trên đất liền.

• Trường hợp không có tháp khí tượng, có thể sử dụng các phương pháp khác như cảm biến từ xa, chẳng hạn như LIDAR hoặc cảm biến đo gió trên vỏ tuabin (theo TCVN 10687-12-2 (IEC 61400- 12-2)). Khả năng của các thiết bị này trong việc đo độ lệch góc xoay, tốc độ gió và cường độ nhiễu động cần được kiểm tra xác nhận, ví dụ như cho các hệ thống lắp đặt trên đất liền. Thiết bị đo gió bên dưới độ cao hub có thể được sử dụng để có được chỉ số cường độ nhiễu động.

• Trong một số trường hợp, có thể không đáp ứng được các yêu cầu đối với dữ liệu có cường độ nhiễu động lớn hơn 5 %.

• Việc đo cần mở rộng để bao gồm cả các kết cấu phụ (ví dụ như giàn đỡ hoặc cọc đơn) và bộ phận chuyển tiếp giữa tháp và kết cấu đỡ.

• Sự tương tác giữa sóng và kết cấu đỡ cần được thể hiện (Hình D.1).

Hình D.1 - Ví dụ về phổ sóng và phản ứng của cọc đơn

• Việc đo điều kiện môi trường ngoài nên mở rộng để bao gồm các yếu tố như chiều cao sóng có ý nghĩa, chu kỳ và hướng sóng, tốc độ và hướng dòng chảy, độ sâu nước, mật độ nước, và nhiệt độ nước.

• Phổ sóng tới cần được báo cáo (Hình D.2).

Hình D.2 - Ví dụ về phổ sóng

• Cần xem xét các tải trọng do băng trên mặt nước hoặc phát hiện sự hiện diện của băng.

• Ma trận thu thập cần được điều chỉnh để bao gồm chiều cao và hướng sóng.

• Cần phát hiện mối tương quan giữa gió và sóng.

 

Phụ lục E

(tham khảo)

Xác nhận mô hình tải trọng

E.1 Quy định chung

Phụ lục E cung cấp hướng dẫn về quy trình xác nhận mô hình tải trọng dựa trên các phép đo tải trọng.

Các bước chung:

1) Thiết lập yêu cầu xác nhận và tiêu chí chấp nhận. Xác định rõ các điều kiện thử nghiệm và tiêu chí chấp nhận cho kết quả. Tiêu chí chấp nhận biểu thị sự khác biệt tối đa cho phép giữa tải trọng đo được và tải trọng mô phỏng trong các điều kiện gió tương đương, có thể khác nhau cho từng thành phần tải trọng hoặc điều kiện thử nghiệm.

2) Xác định thiết lập đo cần thiết để thu thập các thông số mong muốn. Điểm khởi đầu là các cảm biến được quy định trong tiêu chuẩn này, nhưng thiết kế tuabin cụ thể có thể yêu cầu các cảm biến hoặc kỹ thuật đo bổ sung, cần chú ý đặc biệt đến các điều kiện đồng chảy, nơi có thể cần thêm cảm biến để hiểu rõ hơn về gió.

3) Đảm bảo mô hình đại diện chính xác cho tuabin thực tế sẽ được thử nghiệm, bao gồm dữ liệu cấu trúc chính, tần số tự nhiên, cài đặt bộ điều khiển và vị trí của cảm biến.

4) Chạy lại mô hình cho tuabin thử nghiệm dựa trên các điều kiện dòng chảy cụ thể tại chỗ để đảm bảo tính toàn vẹn cấu trúc của tuabin trong suốt chiến dịch thử nghiệm sắp tới.

5) Thực hiện đợt đo tải trọng. Thu thập dữ liệu về tính năng tuabin, tải trọng và điều kiện luồng gió vào trong suốt quá trình thử nghiệm.

6) Trong giai đoạn đầu của đợt đo, nên thực hiện một số sánh sơ bộ giữa các phép đo và mô phỏng để xác định bất kỳ sai số tiềm ẩn nào trong các phép đo hoặc mô hình.

7) Tạo cơ sở dữ liệu xác nhận bằng cách lọc dữ liệu đã đo. Thông thường, một ma trận thu thập đã được thiết lập bởi tổ chức đo lường, nhưng có thể cần thêm lọc để giảm dữ liệu cho các tốc độ gió nhất định, xu hướng tốc độ gió, hoạt động xoay tuabin, các vấn đề về chất lượng dữ liệu.

8) Tái hiện các điều kiện thử nghiệm trong các mô phỏng bằng cách chạy lại mô hình cho tuabin thử nghiệm sử dụng các điều kiện dòng chảy đã đo trong suốt quá trình thử nghiệm. Các chuỗi thời gian gió tổng hợp có thể được tạo ra để phù hợp với lịch sử thời gian đo được tại các điểm lưới đã quy định.

9) So sánh tải trọng mô phỏng và tải trọng đo được. Sự so sánh này có thể liên quan đến các giá trị thống kê, hàm mật độ phổ tần số hoặc chuỗi thời gian điểm theo điểm, như được mô tả trong Điều E.2. Ngoài các độ lớn tải trọng, nên so sánh các thông số khác như công suất, tốc độ rôto, hoạt động pitch và biến số điều khiển, v.v.

10) Nếu có sự khác biệt giữa các mô phỏng và phép đo, cần xem xét các lý do tiềm ẩn:

a) Các điều kiện bên ngoài không được mô hình hóa: dòng gió thấp, trượt gió, thay đổi hướng gió, cường độ nhiễu động, v.v.

b) Các yếu tố bên ngoài khác: chế độ đặt bộ điều khiển, vị trí tải trọng đo được so với mô hình, v.v.

c) Các vấn đề liên quan đến đo: lỗi hiệu chuẩn, đỉnh, giao thoa, v.v.

d) Các vấn đề liên quan đến mô hình: dữ liệu hồ sơ, khối lượng, độ cứng, v.v.

E.2 Phương pháp so sánh tải trọng

E.2.1 Phân bin theo thống kê

Phương pháp này sử dụng toàn bộ dữ liệu thu được trong suốt chiến dịch đo và lọc theo một số điều kiện cụ thể, ví dụ như giới hạn cường độ nhiễu động, mật độ không khí và độ dốc gió. Các mô phỏng khí đàn hồi được thực hiện với các điều kiện gió tương tự, sử dụng nhiều bộ dữ liệu nhiễu động khác nhau (các giá trị khởi tạo). Các thống kê chính trong khoảng 10 min (giá trị trung bình, lớn nhất, nhỏ nhất, độ lệch chuẩn) của các mô phỏng được so sánh với thống kê từ các phép đo. Điều này có thể được biểu diễn bằng cách vẽ các biểu đồ phân tán (scatter diagrams) tương ứng. Tải trọng mỏi tương đương 1 Hz của từng chuỗi thời gian đo và mô phỏng cũng có thể được so sánh cho các độ dốc đại diện của đường cong S-N.

Đánh giá thống kê của các biểu đồ phân tán có thể được thực hiện, ví dụ, bằng cách xem xét sự phù hợp giữa tập dữ liệu mô phỏng và tập dữ liệu đo; hoặc bằng cách so sánh giá trị trung bình và độ lệch chuẩn của từng thông số thống kê đã được tính trung bình theo các bin tốc độ gió (Hình E.1 đến Hình E.5).

Hình E.3 - So sánh thống kê trung bình 10 min theo phân bin tốc độ gió

E.2.2 Hàm mật độ phổ

Các hàm mật độ phổ công suất từ các phép đo và mô hình mô phỏng có thể được so sánh cho những dãy số thời gian cụ thể (Hình E.6).

Các chỉ số chính cho việc xác nhận mô hình khi xem xét PSD bao gồm giá trị tần số và biên độ của các đỉnh chính.

Thông tin bổ sung cũng có thể được rút ra từ dải phổ. Ví dụ, căn bậc hai của tích phân dưới đường cong PSD sẽ cung cấp độ lệch chuẩn của dãy số thời gian tín hiệu, có thể được sử dụng như một biến bổ sung để so sánh với các mô phỏng.

Hình E.6 - So sánh các hàm PSD

E.2.3 Dải phổ mỏi

Dải phổ mỏi đo được cho một số biến tải trọng đặc trưng sẽ được so sánh với các dải phổ mỏi mô phỏng trong một khoảng thời gian tổng cộng tương đương, thường là thời gian của quá trình đo tải trọng (xem Hình E.7).

Hình E.7 - So sánh các phổ mỏi

E.2.4 So sánh từng điểm

Trong phương pháp này, các điều kiện đầu vào đã được đo sẽ được sử dụng để tạo ra một trường gió cho mô hình mô phỏng, và mô hình sẽ được chạy với các điều kiện bên ngoài này.

Kết quả của mỗi mô phỏng sẽ được so sánh với các phép đo. So sánh này rất hữu ích để đánh giá các trường hợp tải quá độ, như khởi động, dừng hoạt động, hỏng hóc hoặc các sự kiện vận hành đặc biệt.

Đối với so sánh từng điểm, việc đảm bảo rằng điều kiện gió được thể hiện một cách chính xác là rất quan trọng. Một trường gió tổng hợp sẽ được tạo ra cho các mô phỏng để khớp càng nhiều càng tốt với các điều kiện gió đã đo tại tuabin thử nghiệm (Hình E.8 và E.9). Trong trường hợp này, vị trí của tuabin gió cần được xem xét liên quan đến vị trí đo tốc độ gió.

Cần chú ý đến việc đồng bộ hóa các tham số mô phỏng với các điều kiện thực tế. Ví dụ, phương vị ban đầu của rô to trong các mô phỏng cần được điều chỉnh cho phù hợp với các điều kiện thử nghiệm.

Hình E.8 - So sánh từng điểm của các lịch sử thời gian tốc độ gió

Hình E.9 - So sánh từng điểm của các lịch sử thời gian tải trọng

 

Phụ lục F

(tham kh F)

Phương pháp nhận diện xu hướng tốc độ gió

F.1 Danh sách ký hiệu

F.2 Quy định chung

Phụ lục F cung cấp một tổng quan về các phương pháp khác nhau để xác định các tập dữ liệu có thể bị ảnh hưởng bởi xu hướng tốc độ gió. Những phương pháp này có thể được các viện đo lường sử dụng để phát hiện ra các tập dữ liệu có thể không được tái hiện bằng các công cụ mô phỏng tiêu chuẩn.

Tất cả các phương pháp đều dựa trên việc sử dụng một bộ lọc thông cao để xử lý tín hiệu tốc độ gió đo được và tính toán các hệ số so sánh cường độ nhiễu của tín hiệu tốc độ gió đã qua lọc và chưa lọc. Kích thước của các hệ số này thay đổi tùy theo phương pháp.

Hình F.1 - So sánh tốc độ gió đo được (v _meas ), tốc độ gió đã lọc (v _filt ) và tốc độ gió không theo xu hướng thu được (v _HP )

F.3 Phương pháp nhận diện xu hướng

Dưới đây là ba phương pháp để nhận diện xu hướng tốc độ gió, tuy nhiên đây chỉ là các ví dụ và còn nhiều phương pháp khác có thể sử dụng được.

Phương pháp A đến C đều có điểm chung là sử dụng tín hiệu tốc độ gió đã lọc để tính toán cường độ nhiễu không có xu hướng.

Phương pháp A - Lọc thông cao cho tốc độ gió gốc

Phương pháp này sử dụng bộ lọc thông cao để loại bỏ xu hướng trong tốc độ gió đã đo. Ví dụ này sử dụng bộ lọc Butterworth bậc 3 với tần số cắt là 1/300 Hz.

1) v _filt = HPF (v _meas - mean(v _meas ));

2) v _HP = v _filt - mean(v _filt ) + mean(v _meas ).

Phương pháp B - Lọc thông thấp và trừ tín hiệu đã lọc từ tín hiệu gốc

Phương pháp này dùng bộ lọc thông thấp để xử lý tín hiệu tốc độ gió. Hai biến thể gồm: một sử dụng hàm bộ lọc và một sử dụng hàm trung bình làm phẳng.

Ví dụ B1: Bộ lọc Butterworth, bậc 1, Tần số cắt = 0,033 Hz

v _filt = LPF(v _meas )

Ví dụ B2: Khung = 30 s, Khoảng giảm = 0,02 s

1) v _filt = SMA(v _meas )

2) v _HP = v _meas - v _filt + mean(v _meas )

Phương pháp C

1) Chia nhỏ tập dữ liệu 10 min thành các khoảng liên tiếp nhỏ hơn (ví dụ: 10 khoảng).

2) Trừ giá trị trung bình của mỗi khoảng khỏi tín hiệu tốc độ gió gốc.

Đối với phương pháp A đến C

3) Tính cường độ nhiễu TI _HP bằng cách sử dụng tín hiệu tốc độ gió không có xu hướng (v _HP ).

Hệ số nhận diện

Đối với các phương pháp A đến C, các hệ số để nhận diện dữ liệu có xu hướng có thể là sự khác biệt giữa cường độ nhiễu chưa lọc và đã lọc, hoặc tỷ lệ của cả hai:

TI _diff = TI _meas - TI _HP

TI _ratio = TI _meas /TI _HP

Những hệ số này có thể được biểu diễn dưới dạng hàm của tốc độ gió để xác định những tập dữ liệu nào và bao nhiêu tập dữ liệu bị ảnh hưởng bởi xu hướng trong tốc độ gió. Không có phương pháp nào cung cấp tiêu chí tuyệt đối về việc khi nào dữ liệu bị ảnh hưởng bởi xu hướng và khi nào không, các giá trị tiêu chí này sẽ được người dùng cuối của dữ liệu chọn.

Hình F.2 - Sự khác biệt giữa cường độ nhiễu động bằng tốc độ gió chưa lọc và đã lọc so với tốc độ gió đo trung bình

Hình F.3 - Tỷ lệ cường độ nhiễu động bằng tốc độ gió chưa lọc và đã lọc so với tốc độ gió đo trung bình

Các Hình F.2 và F.3 minh họa rằng, mặc dù các hệ số có độ lớn khác nhau, các phương pháp khác nhau vẫn xác định phần lớn cùng một tập dữ liệu có xu hướng tốc độ gió. Việc lựa chọn giá trị ngưỡng để quyết định tập dữ liệu nào có xu hướng tốc độ gió phụ thuộc vào phương pháp và các tham số được sử dụng cũng như điều kiện thực địa. Tuy nhiên, nếu cùng một phương pháp phát hiện xu hướng và giá trị ngưỡng được áp dụng trong quy trình xác nhận mô hình, thì sự chính xác tuyệt đối của giá trị ngưỡng sẽ không quá quan trọng.

Phương pháp D

Ví dụ, Kích thước khung = 60 s, chiều rộng khoảng thời gian giảm = 0,02 s

1) v _LP - SMA(v _meas , 60)

2) v _HP = v _meas - v _LP + mean(v _meas )

Đối với phương pháp D, xu hướng được định nghĩa khi cường độ nhiễu phát sinh từ các biến đổi tốc độ gió tần số thấp vượt quá cường độ nhiễu phát sinh từ các biến đổi tốc độ gió tần số cao.

Tiêu chí xu hướng: IF (TI _LP > TI _HP )

F.4 Quy trình tiếp tục

Viện đo lường nên làm nổi bật các tập dữ liệu được xác định là có xu hướng nhưng không loại trừ chúng khỏi các đánh giá tiếp theo, cần phải báo cáo phương pháp xác định xu hướng đã được áp dụng và các thông số đã được lựa chọn. Cuối cùng, người thực hiện việc xác nhận mô hình tải sẽ quyết định liệu các tập dữ liệu có thể được mô phỏng chính xác bởi các công cụ mô phỏng hay không.

Ngoài ra, các yếu tố khí tượng khác như sự biến dạng gió hoặc sự thay đổi hướng gió cũng có thể gây ra sự thiếu tương quan giữa dữ liệu đo và dữ liệu mô phỏng. Quy trình xử lý các yếu tố này tương tự như quy trình đối với xu hướng tốc độ gió.

 

Phụ lục G

(tham khục)

Xem xét về việc thu thập dữ liệu

G.1 Hệ thống thu thập dữ liệu (DAS)

G.1.1 Quy định chung

Hệ thống thu thập dữ liệu (DAS) dùng để thu nhận các tín hiệu tương tự từ một hoặc nhiều nguồn và chuyển đổi những tín hiệu này thành dạng số để phân tích hoặc truyền thông qua các thiết bị như máy tính, máy ghi, hoặc mạng truyền thông. Yếu tố chính để đánh giá chất lượng của DAS là khả năng duy trì độ chính xác và tính toàn vẹn của tín hiệu.

Các thành phần cơ bản cần thiết cho việc thu nhận và chuyển đổi tín hiệu tương tự sang dạng số bao gồm:

• bộ ghép kênh tương tự và điều hòa tín hiệu;

• bộ khuếch đại giữ mẫu;

• bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số (A/D);

• mạch logic thời gian hoặc trình tự.

Những lỗi liên quan đến tín hiệu tương tự như lỗi khuếch đại, độ lệch, và lỗi tuyến tính cũng có tác động đến độ chính xác của bộ chuyển đổi A/D. Thông thường, lỗi khuếch đại và dịch chuyển có thể được hiệu chỉnh về mức 0, nhưng lỗi tuyến tính thường phụ thuộc vào hệ thống điện tử của DAS.

G.1.2 Độ phân giải

Độ phân giải của bộ chuyển đổi A/D là yếu tố quan trọng nhất để đánh giá độ chính xác của hệ thống DAS. Số lượng bit của bộ chuyển đổi A/D sẽ quyết định độ phân giải của hệ thống. Độ phân giải này dựa vào kênh có dải động rộng nhất hoặc kênh cần đo chính xác những bước gia tăng nhỏ nhất trong dữ liệu. Công thức cho độ phân giải của bộ chuyển đổi A/D được định nghĩa như sau:

Trong đó:

LSB đại diện cho Bit có trọng số nhỏ nhất;

V _FSR là dải điện áp đầu vào toàn phần của bộ chuyển đổi A/D;

n là số lượng bit.

Hệ thống DAS không thể có độ chính xác cao hơn so với độ phân giải của nó. Đối với việc đo tải cơ học, các bộ chuyển đổi A/D cần đảm bảo rằng lỗi tuyến tính nằm dưới mức ±1/2 LSB.

Hình G.1 - Kiểm tra chống chồng phổ

G.1.3 Mô hình lấy mẫu và lọc

G.1.3.1 Các thành phần của mô hình lấy mẫu

Mô hình lấy mẫu trong bất kỳ hệ thống đo kỹ thuật số nào cần đảm bảo hai mục tiêu chính: đầu tiên là ngăn ngừa việc sinh ra các thành phần tần số gây chồng phổ trong dải tần được yêu cầu, và thứ hai là đảm bảo việc lấy mẫu các dạng sóng đầu vào với độ chính xác đủ để phục vụ mục đích thử nghiệm. Mô hình lấy mẫu của hệ thống DAS phụ thuộc vào ba yếu tố thiết kế chính sau (được thể hiện trong Hình G.1):

• quyết định về tần số lấy mẫu, Fs;

• quyết định về lựa chọn loại bộ lọc chống chồng phổ;

• thiết lập tần số cắt, Fc, cho bộ lọc.

Hệ thống DAS dùng cho việc đo tải cơ học không chỉ cần tái tạo lại thành phần tần số của giá trị đo mà còn phải đáp ứng yêu cầu khắt khe hơn về tái tạo chính xác dạng sóng. Việc tái tạo dạng sóng thường khó đạt được hơn vì nó yêu cầu một hệ thống đo với yêu cầu bổ sung về pha tuyến tính và thường yêu cầu tần số lấy mẫu cao hơn.

G.1.3.2 Băng thông dữ liệu hợp lệ

Băng thông hợp lệ, F _d , là tần số tối đa mà ở đó mức độ lỗi dữ liệu được đảm bảo. Thông thường, băng thông hợp lệ phải đạt gấp ba lần tần số cao nhất của các tần số quan trọng. Tần số quan trọng là những tần số liên quan đến các giá trị riêng quan trọng của tín hiệu đo, như được trình bày trong Bảng G.1. Trước khi bắt đầu quá trình đo, nhà sản xuất tuabin gió cần cung cấp các tần số riêng dự kiến của tuabin, ví dụ như tần số được quy định trong biểu đồ Campbell.

Bảng G.1 - Các tần số quan trọng của tuabin gió

G.1.3.3 Tần số lấy mẫu

Quy trình xác định mô hình lấy mẫu bắt đầu với việc xem xét các yêu cầu liên quan đến băng thông dữ liệu hợp lệ, F _d , và lỗi lấy mẫu dưới mức có thể chấp nhận được. Khi đã biết lỗi lấy mẫu dưới mức cho phép và lỗi mục tiêu, tỷ lệ lấy mẫu cần thiết có thể được tính toán. Bảng G.2 cung cấp tỷ lệ lấy mẫu tối thiểu đối với các loại bộ lọc chống chồng phổ điển hình. Dựa vào đó, tần số lấy mẫu sẽ được tính toán theo công thức sau:

Bảng G.2 - Tỷ lệ lấy mẫu

G.1.3.4 Loại bộ lọc chống chồng phổ

Bộ lọc chống răng cưa cần tuân theo nhiều yêu cầu để đảm bảo khả năng tái tạo chính xác dạng sóng tín hiệu:

• Tất cả các tần số cần thiết phải nằm trong phạm vi phẳng của đáp ứng tần số.

• Tất cả các tần số cần thiết phải nằm trong phạm vi tuyến tính của phần pha trong hàm truyền của bộ lọc.

• Tất cả biên độ phải nằm trong phạm vi tuyến tính của đặc tính đầu vào/đầu ra.

G.1.3.5 Tần số cắt của bộ lọc

Lựa chọn tần số cắt, Fc, được xác định bởi mức độ lỗi của hàm truyền bộ lọc chống chồng phổ trong băng thông dữ liệu hợp lệ và mức độ suy giảm cần thiết ngoài dải thông để loại bỏ các tần số cao gây ra hiện tượng chồng phổ. Tần số cắt càng cao, lỗi hàm truyền trong dải thông càng nhỏ, nhưng càng nhiều năng lượng tần số cao sẽ được truyền qua

G.1.4 Các xem xét khác

Ngoài các sai số liên quan đến lấy mẫu, các thành phần như bộ lọc và bộ lấy mẫu của DAS cũng gây ra sai số:

• khẩu độ;

• sai số hàm truyền;

• sai số lấy mẫu không đủ;

• sai số lệch.

Sai số khẩu độ xảy ra do thời gian không bằng 0 mà bộ lấy mẫu đo điện áp đầu vào. Nếu điện áp đầu vào thay đổi trong thời gian khẩu độ, sẽ có sai số trong giá trị đo được.

Sai số khẩu độ được định nghĩa là các lỗi về biên độ và thời gian của các điểm dữ liệu được lấy mẫu do độ không đảm bảo về thay đổi dữ liệu động trong quá trình lấy mẫu. Trong các hệ thống thu thập và chuyển đổi dữ liệu, lỗi khẩu độ có thể giảm hoặc trở nên không đáng kể bằng cách sử dụng bộ lấy mẫu/giữ hoặc với một bộ chuyển đổi A/D rất nhanh.

Sai số xảy ra trong các hệ thống lấy mẫu đa kênh do sự không ổn định trong tốc độ cảm biến điều khiển mẫu của mỗi kênh. Do đó, các kênh dữ liệu không được lấy mẫu đúng vào các thời điểm chính xác như dự kiến, cũng không được lấy mẫu đúng với thời gian đã được gán nhãn bởi hệ thống lấy mẫu. Đối với các thông số đo cần thiết, điều này không được coi là nguồn lỗi lớn, nhưng đối với các phép đo băng thông cao hơn, như đo hộp số, tác động có thể rất đáng kể.

Hệ thống đo sẽ có sai số hàm truyền riêng của nó. Đây là lỗi đối với tái tạo dạng sóng liên quan đến đáp ứng tần số của bộ lọc không hoàn toàn phẳng và pha không hoàn toàn tuyến tính. Trong hầu hết các trường hợp, sai số hàm truyền chiếm ưu thế ở đầu cao và có thể là nguyên nhân chính gây ra sai số. Sai số 0,1 dB trong biên độ đáp ứng tần số tương ứng với 1 % sai số toàn thang đo ở tần số đó.

Bộ chuyển đổi tương tự-số (A/D) bình thường có một dạng giữ trước bộ lấy mẫu. Mục đích là giữ cố định đầu vào trong quá trình lấy mẫu, ngăn chặn sai số đọc. Trong một số hệ thống đa kênh, tất cả các kênh được giữ cố định đồng thời và lấy mẫu cùng lúc, trong khi các hệ thống khác giữ và lấy mẫu từng kênh tuần tự. Cần cẩn thận trong trường hợp sau để đảm bảo rằng thời gian giữa việc lấy mẫu kênh đầu tiên và kênh cuối cùng không quá lâu. Có nhiều tài liệu tham khảo để xác định độ lệch trong hệ thống lấy mẫu, và sẽ không được đề cập ở đây, nhưng độ lệch hệ thống cần được xem xét trong thông số kỹ thuật của DAS.

 

Phụ lục H

(tham kh H)

Hiệu chuẩn tải trọng

H.1 Quy định chung

Dưới đây là các ví dụ cho ba phương pháp hiệu chuẩn tải trọng phổ biến nhất:

1) tải trọng trọng lực (cánh, trục chính, uốn tháp khi mômen phần nhô ra của vỏ tuabin đủ lớn);

2) phương pháp phân tích (đối với tower và trục chính nếu áp dụng lý thuyết dầm);

3) tải trọng bên ngoài (cánh, trục chính, uốn tower, đặc biệt khi tower không phải làm bằng thép).

Nên sử dụng hơn một phương pháp hiệu chuẩn.

Phương pháp có độ không đảm bảo thấp nhất (cũng phụ thuộc vào phạm vi tải trọng áp dụng) nên được ưu tiên.

H.2 Hiệu chuẩn tải trọng trọng lực của uốn cánh

Đầu vào từ nhà sản xuất tuabin:

• góc pitch tham chiếu của cánh;

• mômen khối lượng cánh khối lượng và trọng tâm của cánh;

• phân phối khối lượng cánh;

• góc nghiêng rôto;

• góc chóp rôto, nếu quay toàn bộ được sử dụng cho hiệu chuẩn, không chỉ giá trị tối đa và tối thiểu.

Hệ thống điều khiển tuabin cần có khả năng giữ rôto ở các góc cánh riêng lẻ. Nhờ đó, hai cánh có thể được hiệu chuẩn đồng thời, ví dụ, ở uốn theo chiều cạnh tại góc cánh 0°, trong khi cánh thứ ba giới hạn tốc độ đầu cánh ở khoảng 5 m/s.

Đầu vào từ hệ thống lắp đặt cảm biến đo biến dạng:

• bán kính của đoạn có trang bị thiết bị đo;

• góc bù vị trí cảm biến đo từ góc cánh tham chiếu nếu có áp dụng.

Đầu vào từ các lần thử hiệu chuẩn:

• góc pitch trong quá trình hiệu chuẩn uốn theo cạnh cánh;

• góc pitch trong quá trình hiệu chuẩn uốn theo bản cánh.

Quy trình hiệu chuẩn cánh:

1) Tốc độ gió trung bình trong quá trình hiệu chuẩn phải dưới 5 m/s nhưng đủ để quay rôto.

2) Quay rôto chậm với tốc độ đầu cánh khoảng 5 m/s qua 5 đến 10 vòng.

3) Hai cánh có thể được hiệu chuẩn cùng một lúc, trong khi cánh thứ ba kiểm soát tốc độ rôto.

4) Góc cánh cần hiệu chuẩn phải được điều chỉnh sao cho hướng cạnh cánh hoặc hướng bản cánh của cảm biến đo vuông góc với trục rôto.

Tìm độ nhạy từ mối tương quan giữa mômen trọng lực áp dụng và đầu ra của cảm biến đo.

Nếu không thể thực hiện kiểm soát cánh riêng lẻ, hiệu chuẩn uốn theo hướng cạnh cánh có thể được thực hiện trong quá trình sản xuất điện bình thường tại tốc độ gió cắt vào và độ nhiễu thấp. Hiệu chuẩn uốn theo chiều phẳng có thể dựa vào dữ liệu ở chế độ không tải tại góc cánh cao dưới tốc độ gió cắt vào.

Một số rôto có thể được quay chậm bằng động cơ để định vị khóa rôto. Điều này rất hữu ích cho việc hiệu chuẩn cánh vì tất cả các cánh có thể được hiệu chuẩn trong một thử nghiệm.

Thử nghiệm bổ sung:

• Kiểm tra xác nhbổ sung:huẩn trong một thử nghiệm.ị khóa ải tại góc g tại tốc độ gió cắt vào và độ nhiễu thấp. Hiệu chuẩn uốn hống cần được xem xét trong thông số kỹ ở cả hai phía của vỏ tuabin. Lực khí động sẽ được giảm thiểu nếu cánh quạt hướng theo chi chi nhbổ sung:huẩn trong một thử nghiệm.ị khóa ải tại góc g tại tốc độ gió cắt vào và độ nhiễu thấp. Hiệu chu

• Kiểm tra xác nhận tín hiệu pitch, ví dụ tại 0° và 90°, bằng cách sử dụng vạch tham chiếu góc pitch trên hub.

Có thm tra xác nhận tín hiệu pitch, ví dụ tại 0° và 90°, bằng cách sử dụng vạch tham chiếu góc pitch trên Hiệu chuẩn uốn hống cần được xem xét trong thông số kỹ ở cả hai phía của vỏ tuabin. Lực k hành có thể thực hiện chu trình này mỗi lần đầu tiên khi gió đủ nhỏ, sau ít nhất 1 tháng vận hành.

H.3 Hiệu chuẩn phân tích của mômen uốn tháp

Đầu vào từ nhà sản xuất tuabin:

• Mô đun đàn hồi, tốt nhất từ thử nghiệm vật liệu;

• Hệ số Poisson, tốt nhất từ thử nghiệm vật liệu;

• Đường kính tại phần đo, từ bản vẽ;

• Độ dày tường tại phần đo, từ bản vẽ;

• Mômen quá tầm của buồng lái, khối lượng buồng lái và vị trí trọng tâm của buồng lái.

Đầu vào từ lắp đặt cảm biến:

• Hệ số đo;

• Hệ số cầu đo;

• Chiều dài dây cảm biến.

Kiểm tra xác nhận hình học của cảm biến đo:

• Đo chu vi bên trong tháp tại phần đo để xác nhận bản vẽ;

• Đo độ dày tường trung bình của tháp - không bao gồm lớp phủ - bằng cảm biến siêu âm để kiểm tra xác nhận bản vẽ.

Quy trình hiệu chuẩn:

• Tìm độ lệch cảm biến bằng cách quay buồng lái qua 360° nhiều lần ở tốc độ gió dưới 5 m/s.

• Tính độ nhạy dựa trên hệ số đo, hệ số cầu đo, chiều dài dây, đường kính tháp, độ dày tường và tính chất vật liệu.

• Kiểm tra xác nhận kết quả hiệu chuẩn thông qua mômen quá tầm của buồng lái.

Kiểm tra bổ sung:

• Kiểm tra xác nhận vị trí của cảm biến từ quá trình quét quay.

• Kiểm tra chức năng của bộ khuếch đại cảm biến qua bài kiểm tra shunt hoặc mô phỏng cầu đã hiệu chuẩn trong phòng thí nghiệm.

Có thể xem xét việc triển khai quy trình quét quay tự động trong bộ điều khiển, thực hiện mỗi lần đầu tiên khi gió đủ thấp sau ít nhất 1 tháng hoạt động.

H.4 Hiệu chuẩn tải trọng bên ngoài của mômen rôto

Đầu vào từ nhà sản xuất tuabin:

• Tải trọng cạnh tối đa cho phép tại khung kẹp cánh;

• Tải trọng phẳng tối đa cho phép tại bán kính rôto của khung kẹp cánh;

• Góc nón;

Thiết bị kéo cánh do nhà sản xuất tuabin cung cấp:

• Cần cẩu di động;

• Khung kẹp cánh;

• Dây cáp thép;

• Máy nâng xích.

Đầu vào từ các thử nghiệm hiệu chuẩn:

• Khoảng cách từ khung kẹp cánh đến đầu cánh;

• Lực hiệu chuẩn áp dụng;

Thiết bị kéo cánh do tổ chức đo lường cung cấp:

• Cảm biến lực đã hiệu chuẩn;

• Bộ khuếch đại cảm biến biến dạng đã hiệu chuẩn.

Quy trình hiệu chuẩn:

1) Tốc độ gió trung bình trong quá trình hiệu chuẩn phải dưới 5 m/s.

2) Gắn khung kẹp cánh vào đầu cánh sao cho thẳng hàng với các cảm biến đo mômen.

3) Gắn dây cáp thép vào khung và căn chỉnh cánh ở vị trí nằm ngang.

4) Áp dụng phanh trục tốc độ cao để cố định rôto.

5) Đặt tất cả các cánh ở vị trí chéo (góc nghiêng 90°).

6) Kéo dây cáp thép vuông góc với trục rôto và trục pitch của cánh.

7) Ghi lại tín hiệu mômen và lực hiệu chuẩn trong cùng một hệ thống đo.

8) Tìm độ nhạy từ sự tương quan giữa mômen rôto đã áp dụng và đầu ra của cảm biến đo mômen.

9) Kiểm tra xác nhận kết quả hiệu chuẩn bằng mômen danh định tính toán từ công suất, tốc độ rôto và tổng hiệu suất.

 

Phụ lục I

(tham khục)

Độ trôi nhiệt độ

I.1 Quy định chung

Đối với việc kiểm tra tải trọng mỏi hoặc so sánh tải trọng đơn giản với phổ dòng mưa tích lũy, giá trị tuyệt đối của bất kỳ cảm biến tải nào là không quan trọng. Điều này có nghĩa là độ lệch từ tín hiệu đo được có thể khác nhau mà không ảnh hưởng đáng kể đến DEL thu được, miễn là độ dốc của quá trình hiệu chuẩn vẫn được duy trì. Tuy nhiên, để xác nhận mô hình tải trọng còn lại, việc có các giá trị tuyệt đối đáng tin cậy là rất quan trọng.

I.2 Các vấn đề đã biết

Tất cả các phép đo cảm biến biến dạng đều bị ảnh hưởng ít nhiều bởi nhiệt độ của vật liệu được đo. Ở hầu hết các vị trí trong tuabin, điều này có thể được bù trừ bằng cách lựa chọn loại và cấu hình của các cảm biến biến dạng phù hợp với vật liệu của từng thành phần. Vì cấu trúc của cánh có thể được làm từ nhiều loại vật liệu khác nhau như sợi thủy tinh, gỗ, carbon và các vật liệu khác, việc bù trừ nhiệt độ cho các cảm biến gắn trên bề mặt cánh có thể gặp một số khó khăn:

• Chưa biết hệ số nhiệt độ của vật liệu cánh tuabin cụ thể;

• Sự biến đổi trong thứ tự các lớp laminate;

• Sự khác biệt về nhiệt độ giữa các vị trí cảm biến biến dạng trong cùng một cầu.

Hình I.1 Hiển thị bằng màu xanh nhạt sự phân tán lớn quan sát được trong các giá trị trung bình 10 min của mômen cạnh cánh tùy thuộc vào công suất tuabin

Hình I.1 - Sự phân tán quan sát được trong các giá trị trung bình 10 min gốc của mômen cạnh cánh, cùng với tín hiệu tương tự sau khi đã thực hiện bù trừ nhiệt độ trong màu xanh đậm

1.3 Khuyến nghị

Để giảm thiểu biến thiên độ lệch cao trong tín hiệu đo được, khuyến nghị lắp đặt cảm biến nhiệt độ gần vị trí của từng cảm biến biến dạng. Mục tiêu là xây dựng một hàm hiệu chuẩn phản ánh các phụ thuộc nhiệt độ cho cầu đo cụ thể.

Nể gthu th thm thiểu biến thiên độ lệch cao trong tín hiệu đo được, khuyến nghị lắp đặt cảm biến nhiệt độ gần vị trí của từng cảm biMth thm thiểu biến thiên độ lệch cao trong tín hiệu đo được, khuyến nghị lắp đặt ctính toán và nên được sử dụng làm hàm hiệu chuẩn mới cùng với kênh nhiệt độ tương ứng, xem Hình I.2 như một ví dụ. MMh thm thiểu biến thiên độ lệch cao trong tín hiệu đo được, khuyến nghị lắp đặt ctính toán và nên được sử dụng làm hàm hiệu chuẩn Dh thm thiđộ toàn diện nhất và, từ đó, hàm hiệu chuẩn khớp tốt nhất, sẽ xuất hiện vào cuối chiến dịch.

Nên thực hiện một vài phiên hiệu chuẩn ở các nhiệt độ môi trường khác nhau nhằm thiết lập hàm hiệu chuẩn thích hợp. Việc hiệu chuẩn có thể thực hiện theo Phụ lục G bằng cách sử dụng các vòng quay chậm. Dải nhiệt độ của các lần hiệu chuẩn khác nhau cần phản ánh đặc tính chung của địa điểm.

Hình I.1 minh họa khả năng giảm sự phân tán cho các giá trị trung bình 10 min. Các ký hiệu màu xanh đậm cho thấy tín hiệu tương tự sau khi bù trừ nhiệt độ với cảm biến nhiệt độ cục bộ bổ sung. Đặc biệt tại các địa điểm có sự biến đổi nhiệt độ lớn, quy trình này có thể trở thành công cụ hữu ích để giảm đáng kể độ không đảm bảo.

Mth th thhiện một vài phiên hiệu chuẩn ở các nhiệt độ môi trường khác nhau nhằm thiết lập hàm hiệu chuẩn thích hợp. Việc nh khác, viMth thịa điểm.g c tính qua các điểm hiệu chuho tín hiệu thu đư đ.Nỗ lư đư thhiện một vài phiên hiệu chuẩn ở các nhiệt độ môi trường khác nhau nhằm thiết lập hàm hiệTrong hthhiện một vài phiên hiệu chuẩn ở các nhiệt độ môi trường khác nhau nhằm thiết.

Hình I.2 - Hh I.2 hinh hc tính đđua cáphHh I. thu đư đưư2 hinh hc tính đđua các đig qu

 

Phụ lục J

(tham khục)

Đo tải cơ học trên các tuabin gió trục đứng

J.1 Quy định chung

Như đã nêu trong phạm vi của tiêu chuẩn, tài liệu này chủ yếu tập trung vào đo tải trọng trên các tuabin gió trục ngang (HAWTs). Phụ lục J cung cấp danh sách thông tin về các thông số có thể được sử dụng để đo tải trọng cơ học của các tuabin gió kiểu Darrieus (VAWTs). Các yêu cầu từ phần chính sẽ áp dụng, trừ khi có hướng dẫn bổ sung trong phụ lục này. Các tín hiệu, trường hợp đo tải, ma trận thu thập, và phương pháp xử lý sau cần được đánh giá và điều chỉnh nếu cần để phù hợp với thiết kế tuabin gió.

J.2 Thuật ngữ và định nghĩa

Trong phụ lục này, các định nghĩa bổ sung liên quan đến hệ thống tuabin gió trục đứng bao gồm:

J.2.1

Cánh (blade)

Bộ phận quay và hoạt động khí động học của rôto.

Chú thích 1: Có thể là cánh thẳng, cánh cong hoặc cánh xoắn.

J.2.2

Thanh kết nối (connecting strut)

Thành phần cấu trúc kết nối cánh với trục rôto.

Chú thích 1: Có thể có hoặc không có hoạt động khí động học. Các thành phần này không bắt buộc trong một số thiết kế VAWT.

J.2.3

Hướng chuẩn (normal)

Hướng song song với hướng gió theo chiều dương.

J.2.4

Hướng kính (radial)

Hướng vuông góc với dây cung của cánh tại một độ cao nhất định.

J.2.5

Rôto (rotor)

Cụm quay hoàn chỉnh bao gồm cánh, thanh kết nối và trục rôto.

J.2.6

Trục rôto (rotor shaft)

Trục quay trung tâm.

J.2.7

Hướng tiếp tuyến (tangential)

Hướng song song với dây cánh tại một độ cao nhất định.

J.3 Hệ tọa độ

Để xác định hướng của tải trên một tuabin gió trục đứng (VAWT), hệ thống trục được minh họa trong Hình J.1 và J.2 được áp dụng.

Tháp:

Trục x là dương khi theo hướng gió, z chỉ lên trên, y hoàn thành hệ trục tọa độ tay phải.

Rôto:

Hệ tọa độ của rôto là hệ tọa độ trụ với trục z, và góc θ = (e _x , e _r ) là dương khi đo từ trục x theo hướng gió. (e _r , e _θ , e _z ) tạo thành một hệ tọa độ theo quy tắc bàn tay phải.

Cánh:

Trục z _blade là tiếp tuyến với đường tham chiếu của cánh và chỉ lên trên.

Trục y _blade vuông góc với z _blade và vectơ bán kính e _r ; chỉ theo hướng ngược lại với chiều quay.

Trục x _blade hoàn thành hệ tọa độ tay phải (và vuông góc với cánh).

CHÚ THÍCH: Trong trường hợp rôto có cánh thẳng phẳng (có góc nghiêng và góc quét bằng không) quay theo hướng âm z, hệ tọa độ cánh sẽ trùng với hệ tọa độ của rôto.

J.4 Các đại lượng cần đo

J.4.1 Tải trọng cơ bản

Các phép đo đưảntọa độ cánh sẽ trùng vớtác phép đ trên tuabin gió. Đây là các tây là các ty là các n gió. Đây là các ẽ trùng với hệ tọa độ của hông)hể suy ra tải trọng của tất cả các thành phần cấu trúc liên quan. Các tCác à các các à các n gió. Đây là các ẽ trùng vớBảng J.1 - Khuy J.1á cơ bió. Đây là các đhông s1á thông s1á cơ bió công s1á

Đối với cánh và các thanh chống, cũng nên lắp đặt thêm cảm biến cho một cánh hoặc thanh chống thứ hai để xác nhận hành vi tương tự và tăng tính dự phòng đo.

Các tín hiệu cần thiết để đo các đại lượng trong Bảng J.1 nên được lắp đặt và, trong trường hợp xảy ra sự cố tín hiệu, nên được sửa chữa khi có thể.

J.5 Các phép đo

J.5.1 Đo mômen uốn tại điểm gắn cánh

Mômen xo đ cmen xo đtheo hai hưi hưy _blade (hưehưi hưểm gắn cánhợz _blade (hưehưi hưểm gắn cánhợc lắp đặt và, trong trường hợrôto. Đ Đoehưi hưểm gắn cánhợc lắp đặtận chuyển, tránh bị sét và bảo vệ môi trường, nên lắp cảm biến bên trong cánh thay vì ở bề mặt bên ngoài nếu có thể. Các cưi hưểm gắn cánhợc lắp đặtận chuyển, tránh bị séz _blade tadecưi hưểm gắn cánhợc lắp đặtận chuyển, tránh bị sét và bảo vệ môi trường, nêặt nào cũng cần đo độ nhạy chéo và xử lý. Để thuận tiện cho việc phân tích, bộ cảm biến nên được hưởng theo hệ tọa độ của cánh.

J.5.2 Mômen xoắn giữa nhịp cánh

Mômen bẻ của cánh ở hai hướng y _blade (hướng tiếp tuyến) và z _blade (hướng thẳng đứng) cũng cần được đo tại giữa cánh, giữa các điểm kết nối với giá đỡ và/hoặc cấu trúc rôto. Để dễ dàng phân tích, các cảm biến cũng cần được định hướng theo hệ tọa độ của cánh.

J.5.3 Tần số và giảm chấn của cánh

TánhQuạtà giảm đầu tiên và độ giảm chấn của cánh quạt có thể được ước lượng từ biến dạng được đo bằng cầu đo bán phần hoặc toàn phần thông qua phân tích dạng mốt theo hoạt động. Do tần số và ginhQuạtà không phà giảm đầu tiên và độ giảm chấn của cáđo, tín hi higiảm đầu cần hiệu chuẩn.

J.5.4 Mômen uốn của thanh kết nối

Mômen umena hà giảm đầu cầntheo hươ hưy _blade (hưehưhà giảm đầu cầnz (hưưehưhà giảm đầu cần hiệu chuẩn. chấng cần được định hướng iểm kết nối với giá đỡ vạng được đo bằng rôto. Các chà giảm đầu cần hiệu chuẩn.theo hươ hưe _r (hư hưhà giảm đầ

J.5.5 Lực dọc trục trên thanh kết nối

Lực trong thanh kết nối theo hướng e _r (hướng bán kính) được đo bằng cầu đo biến dạng tuyến tính đặt gần các điểm kết nối với trục rôto, cũng nên được định hướng theo hướng e _r (hướng bán kính).

J.5.6 Tần số và giảm chấn của thanh kết nối

Tii và giảm chấn của o b neo hướng biến dạng tuyến tính đặt gần các điểm kết nối với trục c đo bằng cầu đo bán phần hoặc toàn phần thông qua phân tích dạng mốt theo hoạt động. Do tần số và cưi hưểm gắn cáó. hợp với thiết ảm chấn không phụ thuộc vào giá trị tuyệt đối của phép đo.

J.5.7 Mômen xoắn của trục rôto

Cto ủa à giảm chấn mômen xoenủa à giảm rôto chính nên bao ghấn của o b neo hướng biến dạng tuyến tính đặt gần các điểm kết nối vớirí ngay phía trên phần ổ trục thấp nhất. Nếu chỉ sử dụng cầu ở một điểm trên bề mặt trục, lực cắt do uốn và tải ngang có thể được hiểu là mômen xoenh

J.5.8 Mômen uốn theo phương pháp tuyến của tháp

Vip ơng mômen uốn bình thường của tháp nên thực hiện theo phương pháp trong phg ph nên thực hiện ến dạng tuyến tính đặtvphương pháp trong phg p ngang, cháp trong phg ph nên thực hiện ến dạngmômen umeng, cháp theo hươ hư cháp trong phg ph

 

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] TCVN 10687-12-2 (IEC 61400-12-2), Hệ thống phát điện gió- Phần 12-2: Hiệu suất năng lượng của tuabin gió phát điện dựa trên phép đo gió trên vỏ tuabin.

[2] IEC 61400-22, Wind turbines - Part 22: Conformity testing and certification

[3] WT Load Measurement Uncertainty: Load-Based Versus Analytical StrainGauge Calibration Method, D. J. Lekou, F. Mouzakis Journal of Solar Energy Engineeringtransactions of The Asme - J SOL ENERGY ENG 01/2009; 131(1). DOI: 10.1115/1.3027508

Nguồn thông tin liên quan đến kỹ thuật đo biến dạng đúng cách:

[4] Vishay Micro measurements technical notes: (viewed 2012-12) 6 <http://www.vishaypg.com/micro-measurements/stress-analysis-straingages/technotes-list/>

[5] An Introduction to Measurements using strain Gages Karl Hoffman Hottinger Baldwin Messtechnik6 GmbH, 1989 <http://www.hbm.com/fileadmin/mediapool/Applications/stressanalysis/refbook/Strain_Gauge_Measurements_Book_2012_01.pdf>

 

Mục lục

Lời nói đầu

1 Phạm vi áp dụng

2 Tài liệu viện dẫn

3 Thuật ngữ và định nghĩa

4. Ký hiệu, đơn vị và chữ viết tắt

5. Quy định chung

5.1 Cấu trúc tài liệu

5.2 An toàn trong quá trình thử nghiệm

6 Yêu cầu thử nghiệm

6.1 Quy định chung

6.2 Yêu cầu về địa điểm thử nghiệm

6.3 Các trường hợp đo tải trọng

6.4 Số đại lượng cần đo

6.5 Thay đổi cấu hình tuabin

7. Thiết bị đo

7.1 Đại lượng tải trọng

7.2 Các đại lượng khí tượng

7.3 Các đại lượng vận hành của tuabin gió

7.4 Hệ thống thu thập dữ liệu

8. Xác định các yếu tố hiệu chuẩn

8.1 Quy định chung

8.2 Hiệu chuẩn các kênh tải trọng

8.3 Hiệu chuẩn các kênh không tải

9. Kiểm tra xác nhận dữ liệu

9.1 Quy định chung

9.2 Kiểm tra việc kiểm tra xác nhận

10. Xử lý dữ liệu đo

10.1 Quy định chung

10.2 Các đại lượng tải trọng cơ bản

10.3 Các đại lượng tải trọng cho tuabin lớn

10.4 Phát hiện xu hướng tốc độ gió

10.5 Thống kê

10.6 Đếm dòng mưa

10.7 Phổ dòng mưa tích lũy

10.8 Tải trọng phá hủy tương đương

10.9 Phân bin tốc độ gió

10.10 Mật độ phổ công suất (PSD)

11. Ước lượng độ không đảm bảo

12. Báo cáo

Phụ lục A (tham khảo) Ví dụ về hệ toạ độ

Phụ lục B (tham khảo) Quy trình đánh giá độ không đảm bảo trong các phép đo tải trọng trên tuabin gió

Phụ lục C (tham khảo) Trình bày mẫu về các phép đo và phân tích tải trọng cơ học ....

Phụ lục D (tham khảo) Khuyến nghị đối với phép đo ngoài khơi

Phụ lục E (tham khảo) Xác nhận mô hình tải trọng

Phụ lục F(tham khảo) Phương pháp nhận diện xu hướng tốc độ gió

Phụ lục G (tham khảo) Xem xét về việc thu thập dữ liệu

Phụ lục H (tham khảo) Hiệu chuẩn tải trọng

Phụ lục I (tham khảo) Biến thiên nhiệt độ

Phụ lục J (tham khảo) Đo tải trọng cơ học trên các tuabin gió trục đứng

Thư mục tài liệu tham khảo